Cápsulas de Esperança

CRISPR: As novas ferramentas que a comunidade científica tem hoje ao seu dispor para editar o Código Genético e que oferecem uma renovada esperança para Novos Tratamentos em doenças hereditárias, alguns tipos de cancro e até infecções virais mais difíceis de debelar. Cápsulas minúsculas - designadas nanocápsulas - concentradas de ferramentas de Edição de Genes, e que são actualmente a melhor oferenda (e alternativa!) à entrega viral da Terapia Genética. Mais um milagre da Ciência?... Supostamente que sim!

                                        Sistema CRISPR: Mecanismos de Reparação

Compreender o Sistema CRISPR nem sempre é fácil. Muitos falam em cortes cirúrgicos no nosso ADN na modificação genómica requerida, outros em espécie de correcção subliminar da célula através de específicos mecanismos de reparo, corrigindo a mutação verificada nesse ADN.

Para os leigos que muitos de nós somos, é isto. Mas é, simultaneamente, algo de exponencial valor de um enorme potencial em observação e investigação no mundo biomédico, que tem como intuito ou objectivo final a cura de múltiplas doenças; e que, com o domínio destas novas técnicas, abrirá o portão triunfal do conhecimento e aprimoramento das mesmas, inclusive para combater infecções virais como no pontual caso do HIV. Mas há mais, muito mais.

Cápsulas prenhes de esperança vão finalmente calcorrear o mundo da Terapia Genética, não sem antes os especialistas nos afiançarem estar deveras preocupados de que, o método típico para administrar essas terapias genéticas a tecidos específicos do corpo, se possa revelar de extrema complexidade, podendo causar consideráveis (e preocupantes) efeitos colaterais. Nunca há «bela sem senão» como se diz na minha terra.

Oxalá a Ciência evolua para nos desmentir de que, para dar um passo à frente, muitos outros para trás ficaram, pelo que o sistema CRISPR ainda nos poderá surpreender mas pela positiva; ainda mais do que as actuais descobertas que nos dizem estarmos de facto de esperanças, grávidos de toda a fé possível numa ciência médica já intransponível! Ou indomável!...


CRISPR-CAs9: A mais revolucionária e fabulosa técnica que muitos justificam hoje como a mais nova e promissora arma ou ferramenta científica para combater infecções virais. Mas não se fica por aí. A Biociência é hoje a grande precursora na área da Terapia Genética; e para isso, conta com a ajuda do sistema CRISPR.

O Céu pode ser o limite, mas antes, com os pés bem assentes na terra, temos de ter a capacidade de saber até onde podemos ir. Passo a passo, tal como o Homem na Lua, este método será aquele passo de gigante que muitos investigadores neste sector tentam considerar. Talvez que não falte assim tanto para lá chegar!...

Em 2018, investigadores da Universidade de Temple, em Filadélfia (EUA),  anunciaram que haviam conseguido reeditar os genes do HIV presentes em animais vivos infectados por meio da utilização do sistema CRISPR-Cas9. Os resultados foram um êxito: A experiência em parceria com a Universidade de Pittsburgh (EUA) viria a registar que o vírus havia sido totalmente eliminado - o vírus dos ratinhos (camundongos) que tinham recebido previamente as células humanas infectadas com o HIV.

(De salientar que este estudo foi publicado na revista científica «Molecular Therapy» a qual divulga todos os pormenores da experiência/investigação)

CRISPR
Este sistema, esta técnica, é muito mais do que a sua sigla que determina ser «O Conjunto de Repetições Palindrómicas Regularmente Espaçadas» ou mais exactamente «Repetições Palindrómicas Curtas Agrupadas e Regularmente Inter-espaçadas» que consiste em pequenas porções do ADN bacteriano compostas por repetições de nucleotídeos. E que, registe-se, em associação com a proteína Cas, permite editar com precisão o ADN (DNA, em sigla inglesa).

Nas pesquisas feitas sobre o Genoma Humano, os cientistas são peremptórios em considerar e conceptualizar de que esta técnica consiste em introduzir nas células um sistema composto basicamente por dois ingredientes: uma Endonuclease, a enzima que corta a dupla fita do ADN (Cas), e um ARN-guia (RNA-guia) que contém uma sequência que interage com a enzima Cas.

Na prática, o ARN-guia recruta a enzima Cas que funciona como uma tesoura molecular à região-alvo do ADN onde haverá a quebra. Em consequência da quebra, entram em acção os mecanismos de reparo (ou reparação) do ADN da própria célula que vão por sua vez corrigir o dano ou anomalia, possibilitando assim tanto a introdução de Mutações Aleatórias (que levam ao truncamento da proteína codificada para determinado gene, desactivando-o), quanto introduzir ou corrigir mutações específicas.

Os cientistas que exploram esta área fazendo a laboriosa investigação (nos laboratórios mundiais de Biocências a que são adstritos) sobre esta nova técnica, são, em geral, optimistas e assertivos ao relatarem de que este novo sistema é actualmente considerado o mais simples, eficiente, rápido e de menor custo. E tudo isso, para assim gerar modificações específicas no Genoma de organismos-modelo e em diversos tipos de células.

(Acrescenta-se de que, as Modificações feitas no Genoma, são sempre decorrentes da tentativa de mecanismos de reparo da célula em corrigir a quebra no ADN)

Em relação ao sistema CRISPR-Cas9 (segundo o que os investigadores nos aferem), este é direccionado para promover a quebra do ADN viral - no caso instado das patologias desencadeadas por vírus - que pressupõe a idêntica lógica de defesa contra ataques virais em bactérias, destruindo assim o vírus. Este sistema pode então ser aplicado para combater Infecções Virais em Humanos!

No caso reportado em cima sobre a Edição Genética contra o HIV (e na qual se fazem já ensaios, experiências e imperativas investigações similares em primatas, havendo por objectivo final um ensaio clínico posterior em seres humanos), estimou-se de que a replicação do HIV-1 podia ser completamente suprimida e o vírus eliminado de células infectadas. Tudo isto representou um avanço significativo no combate ao HIV, ao promover a eliminação do vírus tanto durante a fase da infecção aguda quanto no estágio de latência, de acordo com os dados reportados da OMS.

(De salientar o que muitos investigadores nos relatam em cuidados e uma maior atenção para alguns obstáculos que ainda limitam o uso da metodologia como Terapia Anti-viral em seres humanos)

"Existe a possibilidade de um escape-viral, com o surgimento de variantes virais resistentes à clivagem pelo sistema. Outra preocupação é a entrega «in vivo» do mecanismo do sistema CRISPR-Cas9  na célula infectada do hospedeiro. Muitas vezes, a infecção viral ocorre em células circulantes, podendo ser desafiante combatê-la, uma vez que isso exige uma entrega eficaz em múltiplos órgãos. Uma alternativa seria a introdução «ex-vivo» de CRISPR-Cas9 em culturas de células-tronco hematopoiéticas ou, de células-tronco pluripotentes induzidas para a geração de populações de células resistentes ao vírus; e que poderiam ser, depois, administradas nos indivíduos infectados."
                   
(A pormenorizada explicação da investigadora Ângela Saito do Laboratório Nacional de Biociências - LNBio - em Campinas, São Paulo, Brasil. Saito reitera de que, a promissora cura do HIV, assim como um dos aspectos de maior destaque dessa metodologia, tem sido o seu potencial de cura para a Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (AIDS/SIDA), doença provocada pelo vírus HIV que já matou cerca de 35 milhões de pessoas desde o início da epidemia na década de 80 do século XX.)


As Descobertas. As Investigações (muitas!) que não dão descanso aos nossos cientistas, e que nos referem que os avanços estão aí e é chegada a hora de se estabelecerem caminhos, direcções mas também convenções sobre uma ética que deve sempre ser ponderada e seguida, caso se excedam certos limites. A técnica CRISPR além da sua utilização no tratamento de infecções, tem o irrefutável poder de auxiliar também na maior precisão de diagnósticos.

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, desenvolveram recentemente um sistema baptizado de «Sherlock» que permite ao método CRISPR-Cas combinado a outra endonuclease (Cas13), vir a procurar ADN ou ARN viral - como os do vírus Zika ou mesmo os do Dengue -  em amostras de sangue, saliva e urina. O Sherlock tem-se mostrado assim capaz e, eficaz, de diferenciar subtipos e linhagens dos vírus analisados, bem como o de detectar fracções mínimas de carga viral, de acordo com os especialistas. Daí que as descobertas, muitas delas, surjam agora como verdadeiros bálsamos de esperança de vida.

As Descobertas que parecem milagres!
6 de Setembro de 2019: A revista Nature (Nature Communications) presenteou-nos com um belíssimo mas igualmente intrínseco artigo sobre «A Mitigação da Toxicidade fora do do alvo em telas CRISPR-Cas9 para elementos não-codificantes essenciais». Sendo fiel ao texto mas apenas reportando o seu resumo, esta descoberta ou aprumada investigação sugere-nos de que se pesquisou arduamente o Cas9, dCas9 e CRISPRi/ uma actividade fora do alvo em telas para elementos regulatórios essenciais.

Acrescenta-se neste peculiar artigo científico de que, as telas combinadas de CRISPR-Cas9 «São um método poderoso para caracterizar funcionalmente elementos reguladores no Genoma não-codificante, mas os efeitos fora do alvo nessas experiências não foram avaliados sistematicamente.»

Assim sendo, aqui vai a explicação científica: "Os sgRNAs com os maiores efeitos em triagens em escala de genoma para âncoras de alça CTCF (essenciais em células K562) não eram RNAs-guia únicos (sgRNAs) que interrompiam a expressão génica perto da âncora CTCF no alvo. Em vez disso, esses sgRNAs possuíam alta actividade fora do alvo que, embora apenas ligeiramente correlacionada com o número absoluto de «sites» fora do alvo, poderia ser prevista pelo recentemente desenvolvido escore de especificidade do GuideScan.

As telas conduzidas em paralelo ao CRISPRi/ a, que não induzem quebras de ADN de fita dupla, revelou que um conjunto distinto de alvos externos, também causa fortes efeitos de condicionamento confuso com essas ferramentas de Edição de Epigenoma. De maneira promissória, a filtragem de bibliotecas CRISPRi usando as pontuações de especificidade do GuideScan, removeu esses sgRNAs confusos e permitiu a identificação de elementos reguladores essenciais."

(Investigadores deste estudo: Josh Ticko, Michael Wainberg, Georgi K. Marinovi, Oana Ursu, Gaelen T. Hess, Braeden K. Ego, Aradhana, Amy Li, Alisa Truong, Alexandro E. Trevino, Kaitlyn Spees, David Yao, Irene M. Kaplow, Peyton G. Greenside, David W. Morgens, Douglas H. Phanstiel, Michael P. Snyder, Lacramioara Bintu, William J. Greenleaf, Anshul Kundaje and Michael C. Bassik)

Penso ter sido esclarecedora. Ou não, consoante o interesse ou o diligente conhecimento de cada um. Sem estigmatizar ninguém, há que referir que estes textos são sumamente fidedignos e ressalvados dos dados que exibem na tradução que deles fiz. Os Resumos estão expressos na Nature Communications de 6 de Setembro de 2019. O texto é longo mas merece o vosso reconhecimento.

Neste mesmo dia (em 6 de Setembro de 2019), a Nature Communications anunciava-nos em ex aequo um outro artigo afixado de «Células-tronco hematopoiéticas editadas pelo Genoma Humano Mucopolissacaridose tipo I fenotipicamente correcta». No artigo em questão começa-se por relatar que, As deficiências de Enzimas, compreendem um grande grupo de distúrbios genéticos que geralmente carecem de tratamentos eficazes. Refere este resumo analítico de que:

"Uma abordagem potencial de tratamento é projectar o sistema hematopoiético do próprio paciente para expressar altos níveis da enzima deficiente, corrigindo desse modo, o efeito bioquímico e interrompendo a progressão da doença. Aqui, apresentamos uma abordagem eficiente de Edição de Genoma ex vivo usando CRISPR-Cas9, que tem como alvo a enzima lisossómica Iduronidase no CCR5 local seguro em células estaminais e progenitoras hematopoiéticas CD34 + humanas.

As Células Modificadas ocultam níveis de enzimas supra-endógenas, mantêm o repovoamento a longo prazo e o potencial de diferenciação de várias linhagens, e podem melhorar anormalidades bioquímicas e fenotípicas num modelo de camundongo (ratinho) imuno-comprometido da Mucopolissacaridose tipo I. Estes estudos fornecem suporte para o desenvolvimento de genoma editado por genoma. Células-tronco e progenitoras hematopoiéticas CD34 + como um tratamento potencial para a Mucopolissacaridose tipo I. A abordagem de porto seguro constitui uma plataforma flexível para a expressão de Enzimas  Lisossómicas, tornando-a aplicável a outros distúrbios de armazenamento lisossómico."

(Investigação de Natália Gomez Ospina, Samantha G. Scharenberg, Nathalie Mostrel, Rasmus O. Bak, Sruthi Mantri, Rolen M. Quadros, Channabasavaia B. Gurumurthy, Ciaran Lee, Gang Bao, Carlos J. Suarez, Shaukat Kan, Kazuki Zawamoto, Shunji Tomatsu, Nitin Raj, Laura D. Attardi, Laure Aurelian e Matthew H. Porteus)


As Cápsulas-maravilha! Investigadores da Universidade de Wisconsin-Madison abordaram de forma exemplar a problemática que até aí os sustinha de irem mais longe: a complicação de causa-efeito ao administrar Terapia Genética a tecidos específicos do corpo pelo tradicional método que levava, quase sempre, a efeitos colaterais preocupantes.

Vai daí, agrupando agora uma carga útil de Edição de Genes numa nano-cápsula tecnológica (ou nanocapsule technology, em inglês, e que em português também se pode determinar numa só palavra de «nanocápsula») sintética e personalizável, que eles, os cientistas, descreveram como o sistema de entrega e sua carga. Tudo isto, exposto garbosamente numa publicação que data de 9 de Setembro de 2019 na revista científica «Nature Nanotechnology».

(Desde já os meus sinceros parabéns por mais esta divina amostragem que prova de como é ainda possível acreditar que, em futuro próximo, hajam efectivamente «Cápsulas de Esperança» para a Humanidade!...)

As Cápsulas-maravilha!
Cápsulas minúsculas cheias de ferramentas de Edição de Genes oferecem hoje à Humanidade um préstimo incomensurável. A prova está aqui, na alternativa que ofertam à entrega viral da Terapia Genética. Quem o afirma são os seus intervenientes que muito soaram por certo para terem chegado a esta feliz conclusão.

"Para editar um gene numa célula, a ferramenta de edição precisa ser empregue dentro da célula com segurança e eficiência." (A explicação de Shaoqin (Sarah) Gong, professora de engenharia biomédica e investigadora do Instituto de Descoberta de Wisconsin em UW - Madison, nos Estados Unidos.)

O seu laboratório é especializado em projectar e construir sistemas de distribuição em nano-escala para terapia direccionada. Além de Sarah Gong, Krishanu Saha também o corrobora, este seu colega e igual professor de engenharia biomédica desta mesma universidade norte-americana (que acumula o cargo de co-presidente do comité director de um consórcio nacional de Edição de Genomas) e nos diz em maior esclarecimento:

"A edição do tecido errado no corpo após a injecção de terapias genéticas é motivo de grande preocupação. Se os órgãos reprodutivos forem editados inadvertidamente, o paciente passaria as Edições Genéticas para os seus filhos e para todas as gerações subsequentes."

De acordo com Sarah Gong: "A maior parte de Edição do Genoma é feita com vectores virais. Os vírus têm biliões de anos de experiência invadindo as células e cooptando o próprio mecanismo da célula para fazer novas cópias do vírus. Na Terapia Genética, os vírus podem ser alterados para transportar Máquinas de Edição de Genoma, em vez de seus próprios genes virais para as células. O Mecanismo de Edição pode alterar o ADN da célula para, digamos, corrigir um problema no Código Genético que causa ou contribui para a doença."

Acrescenta ainda em tom mais assertivo: "Os vectores virais são atraentes porque podem ser muito eficientes, mas também estão associados a uma série de preocupações de segurança, incluindo respostas imunes indesejáveis!"

Segundo os especialistas «Novos Alvos Celulares também podem exigir alterações laboriosas dos vectores virais, e a fabricação de vectores virais sob medida, pode ser bem complicada. Explica Saha por sua vez: "É muito difícil - se não impossível - personalizar muitos vectores virais para entrega a uma célula ou, a um tecido específico do corpo."

O Laboratório de Sarah Gong cobriu uma carga útil de Terapia Genética - ou seja, uma versão da ferramenta de Edição de Genes CRISPR-Cas9 com ARN-guia projectado no laboratório de Saha - com uma fina concha de polímero, resultando numa cápsula com cerca de 25 nanómetros de diâmetro. A Superfície da Nanocápsula pode ser decorada com grupos funcionais - como peptídeos - que dão às nanopartículas a capacidade de atingir certo tipo de células.

A Nanocápsula permanece intacta fora das células - na corrente sanguínea, por exemplo - apenas desmoronando dentro da célula-alvo quando desencadeada por uma molécula chamada «Glutationa». A carga útil libertada move-se então para o núcleo para editar o ADN da célula. Espera-se que, as nanocápsulas, reduzam as edições genéticas não planeadas devido à sua curta vida útil no citoplasma de uma célula.

Finalizando esta epopeia em investigação e projecto, há que registar de que tudo isto exulta de uma unida e colaborante junção de esforços e empenho que combinou a experiência da UW - Madison em química, engenharia, biologia e medicina, além do trabalho em equipa do professor de pediatria e oftalmologia Bikash R. Pattnaik e o professor de biociência comparada Masatoshi Suzuki. Todos trabalharam eficazmente para demonstrar a Edição de Genes nos olhos e nos músculos esqueléticos dos ratinhos, respectivamente, usando as tais tão milagrosas nanocápsulas.

Como as Nanocápsulas podem ser liofilizadas, elas podem ser convenientemente purificadas, armazenadas e transportadas como um pó, proporcionando assim flexibilidade para o controle da dosagem. Os Investigadores com a Wisconsin Alumni Research Foundation têm uma patente pendente nas nanopartículas.

"O tamanho pequeno, a estabilidade superior, a versatilidade na modificação da superfície e, a alta eficiência de Edição das Nanocápsulas, tornam-as uma plataforma promissora para muitos tipos de Terapias Genéticas." (A ressalva de Gong)

A equipe tem como objectivo então, o optimizar ainda mais as Nanocápsulas nas pesquisas ou futuras investigações (já em andamento) para uma edição eficiente no cérebro e nos olhos. Quem disse que era magia ou milagre algo assim...? É só esperar mais um pouco e teremos as nanocápsulas salvadoras em protocolos hospitalares que estabelecerão a intervenção/procedimento intracraniano e ocular numa clarividência absoluta do que pode hoje a Ciência no vasto mundo das Terapias Genéticas.

Sem mais assunto de momento, despeço-me com toda a reverência possível e desejada de que, muito devemos a estes homens e mulheres da Ciência, sobre um futuro que é presente, que é nosso e a cada dia nos dignifica mais como Humanidade que somos.

Se não são Cápsulas de Esperança, que serão elas - ou que melhor as identificará - se não a própria vida em nano-dimensão, em nano-espaço, em nanotecnologia magistral que um dia alguém nos sussurrou existir e nós, distraídos, nem a julgávamos conhecer quanto mais conceber!?...

É nisso que a esperança cabe, em surgir do nada, ou simplesmente em reconhecer-se através da exiguidade de nanocápsulas que, na sua pequenez, são poderosas ferramentas biológicas ou sopros de almas de vida e renascimento.

Só assim se compreende por que razão há esperança, ou por que lógica esta se rege sem tamanho haver para tamanha fé e sublimação. É nisso que a esperança sobrevive, em saber que há génios, grandes, que trabalham e lutam por todos nós. A todos eles, que a Esperança nunca os deixe, nem na cápsula do tempo nem numa outra qualquer, pois que todos precisamos deles! Sempre!!!