Henry Brady foi diagnosticado com fibrose cística às três semanas de idade.Crédito: cortesia de Katie Brady quando o filho de Katie Brady nasceu, tudo parecia normal. O pessoal do hospital picou – lhe o calcanhar para obter sangue para um teste de rastreio de recém-nascidos de rotina, e ela e o marido esperaram pelo resultado sem grande preocupação., O casal já tinha três filhos — todas meninas — e a única coisa que parecia separar Henry de seus irmãos no nascimento era o fato de que ele era um menino.mas nos dias que se seguiram ele não ganhou tanto peso como as outras crianças de Brady tinham feito imediatamente após o nascimento. O resultado da análise ao sangue chegou e a preocupação do Brady aumentou., “Nós recebemos a chamada quando ele tinha seis dias de idade dizendo que sua triagem recém-nascida voltou inconclusiva para a fibrose cística”, ela diz, referindo-se à condição genética muitas vezes fatal em que o cloreto não pode fluir para dentro e para fora das células normalmente, causando a acumulação de muco nos pulmões que cria um terreno fértil para infecções fatais. Quando Henry tinha três semanas de idade, sua família o levou de volta para o hospital, onde os médicos analisaram seu suor. O teste mostrou níveis elevados de cloreto, confirmando os medos de todos. O Henry tinha a doença.,
a equipa médica recolheu amostras adicionais do sangue de Henry para descobrir quais as mutações que ele carregava no gene na raiz da sua condição: fibrose cística, regulador de condutância transmembranar (CFTR). “Só descobrimos a mutação genética oito semanas depois”, diz Brady. Embora a fibrose cística seja uma das doenças genéticas com maior risco de vida, afetando cerca de 90.000 pessoas em todo o mundo, algumas mutações CFTR são mais comuns do que outras., Além disso, indivíduos com fibrose cística têm mutações em ambos os seus genes CFTR, então pessoas diferentes têm combinações diferentes de mutações.Henry acabou por ter uma mutação ultra-rara em ambas as cópias do seu gene CFTR. “Eles nos disseram que talvez haja duas outras pessoas no país ou no mundo que têm sua combinação genética”, diz Brady.
opções recentes
a última década trouxe enormes avanços nos tratamentos medicamentosos para a fibrose cística., Em 2012, a Food and Drug Administration (FDA) dos EUA aprovou o ivacaftor, vendido sob a marca Kalydeco pela Vertex Pharmaceuticals em Boston, Massachusetts. Ivacaftor foi a primeira droga a tratar a causa subjacente da fibrose cística resgatando a função da proteína produzida pela TFTR, e mais medicamentos que agem de forma semelhante chegaram desde então. Em 2019, a FDA aprovou o Trikafta de vértice, uma combinação tripla de ivacaftor, elexacaftor e tezacaftor que aumentou a função pulmonar em pessoas com fibrose cística em uma média de 14% em trials1., Embora isto pareça apenas uma pequena melhoria, os pacientes dizem que sentem a diferença com mesmo pequenos aumentos na função pulmonar. Trikafta trabalha para pessoas com fibrose quística que têm pelo menos uma cópia da mutação F508del em seus genes CFTR. Isso representa cerca de 90% dos que têm essa condição.no entanto, Henry não tem essa mutação, ou qualquer outro punhado de mutações que drogas recentes têm como alvo. Ele está entre aqueles que têm mutações ultra-raras em TFTR que impedem o gene de produzir qualquer proteína., As drogas não podem salvar a proteína, porque ela não está lá. “Os medicamentos que saíram não o ajudarão em nada”, diz sua mãe. Para pacientes como Henry, terapias genéticas são a esperança mais promissora para uma vida saudável.os cientistas tentam há 30 anos exercer a terapia genética contra a fibrose cística. Em esforços anteriores, os vírus que eles projetaram para entregar a cópia de trabalho do gene em células não funcionaram de forma eficaz., Agora, graças a melhores vetores e outras inovações no fornecimento de sequências genéticas, terapias de substituição de genes estão se aproximando de ensaios clínicos, e o campo está ganhando impulso.
Em outubro de 2019, a Cystic Fibrosis Foundation, uma organização sem fins lucrativos, em Bethesda, Maryland, anunciou US$500 milhões em financiamento ao longo dos próximos seis anos, para a pesquisa de tratamentos para a fibrose cística, incluindo gene-terapia abordagens., E em abril de 2020, a Vertex Pharmaceuticals disse que estava em parceria com a empresa de biotecnologia Affinia Therapeutics em Waltham, Massachusetts, para desenvolver terapias genéticas para a fibrose cística.Michael Boyle, chefe executivo da Fundação de Fibrose Cística, diz que os cientistas devem explorar muitas terapias genéticas diferentes que podem ajudar pessoas cuja doença não pode ser tratada com drogas como Trikafta. “Nós queremos ter um monte de tiros na baliza neste último grupo”, diz ele.as terapias baseadas no Gene já estão a ser aprovadas para outras doenças., No final de 2017, por exemplo, a FDA fez manchetes ao aprovar uma terapia in vivo de substituição de genes chamada voretigene neparvovec, ou Luxturna, que trata uma forma rara de cegueira hereditária.Katie Brady diz que os médicos mudaram de Tom e são muito mais otimistas sobre opções de terapia genética do que eram quando Henry nasceu. “Quando ele foi diagnosticado há cinco anos, eles disseram que a ciência percorreu um longo caminho e grandes coisas estão chegando, mas eles não estavam tão esperançosos quanto eles estão agora”, diz ela. “É um mundo completamente diferente., Nos últimos dois anos, disseram-nos que acreditam que haverá algo para ele, para que possa viver uma vida normal.os cientistas identificaram pela primeira vez o gene CFTR como o culpado por trás da fibrose cística em 1989. Apenas um ano depois,dois grupos diferentes 3, 4 de forma independente mostraram que era possível introduzir o gene em células ex vivo usando um vetor viral, fazendo com que as células produzissem a proteína CFTR. Esta prova do conceito estimulou a investigação em terapia genética contra a fibrose quística usando adenovírus como vectores virais., Normalmente, adenovirus causaria a constipação comum ou outras infecções do trato respiratório, mas os pesquisadores usaram versões não-prejudiciais e projetaram-nas de modo que eles carregavam o gene CFTR. Em 1993, foram publicados os resultados do primeiro ensaio clínico desta abordagem 5.o teste de 1993, conduzido por uma equipe que incluiu biólogos na Universidade de Iowa College of Medicine em Iowa City e na Empresa de biotecnologia Genzyme em Cambridge, Massachusetts, foi uma tentativa inicial de um tipo de terapia chamada de substituição de genes., Nesta abordagem, o gene é introduzido nas células de uma pessoa, mas a sequência não se integra no seu ADN. Mas os resultados deste primeiro ensaio de terapia genética para a fibrose cística foram lacklustre-como foi o caso com outros ensaios ao longo dos próximos anos.os cientistas começaram a preocupar-se que a administração repetida dos tratamentos à base de adenovírus causasse ao organismo uma resposta imunitária que neutralizasse o vírus, tornando o tratamento ineficaz. Então a tragédia aconteceu., Em 1999, um jovem de 18 anos chamado Jesse Gelsinger passou por um tratamento baseado em adenovírus para uma doença hereditária. Quatro dias depois, ele morreu de uma enorme reação imunitária chamada tempestade de citoquinas.o campo da terapia genética parou abruptamente. Quando o trabalho foi retomado gradualmente, a comunidade de pesquisa abandonou adenovírus e mudou para vírus adeno-associados (AAVs), que se pensava causar uma resposta imunitária mais suave., Em fevereiro de 1999, antes da trágica morte de Gelsinger, um grupo da Stanford University School of Medicine, na Califórnia, publicou os resultados de um ensaio clínico de dez pacientes com fibrose cística a quem foi dada terapia genética que usou um vector6 AAV. Este ensaio, e os subsequentes, não produziram uma grande melhoria nos sintomas. Mas também não parecem ter causado os enormes problemas imunológicos que surgiram com os vetores de adenovírus.as empresas farmacêuticas ainda estão a seguir o tratamento com AAVs para a fibrose quística., A companhia de terapia genética 4D Molecular Therapeutics em Emeryville, Califórnia, tem várias terapias baseadas em AAV no desenvolvimento pré-clínico, e Spirovant, uma empresa de terapia genética na Filadélfia, Pensilvânia, também está seguindo esta abordagem. David Schaffer, um bioengenheiro da Universidade da Califórnia, Berkeley, e um co-fundador da 4D Molecular Therapeutics, diz que a empresa usa um AAV que foi projetado para ser mais infeccioso (mas ainda inofensivo) para que possa alcançar mais células nos pulmões. Ele diz que a firma espera testar esta abordagem contra a fibrose quística em ensaios clínicos em 2021., “Agora temos o nosso AAV principal, que é muito, muito melhor do que o que tem estado na clínica até agora para a fibrose cística”, diz Schaffer.
A scientist at Spirovant in Philadelphia, Pennsylvania, tests for chloride channel correction.Crédito: Philadelphia Alliance for Capital and Technologies
Vectores AAV têm limitações de tamanho. Os pequenos, que são mais capazes de entrar nas células, só podem transportar sequências genéticas de até 4,7 quilobases., A sequência genética CFTR que é adicionada a eles é de cerca de 4,6 quilobases, o que significa que não há quase nenhum espaço restante para os cientistas para incorporar sequências adicionais que podem ajudar a promover a produção de proteínas a partir do gene. Tais sequências Promotoras aumentariam teoricamente a produção e tornariam o vetor melhor no aumento dos níveis de proteínas CFTR. Joan Lau, Directora Executiva da Spirovant, diz que a empresa dela tem inovações proprietárias para resolver este problema. “Nós temos um CFTR funcional que é um pouco mais curto e um promotor forte que se encaixa dentro da capacidade de carga da AAV”, diz ela.,
Spirovant e outras empresas estão olhando além da AAVs também, com um foco particular em lentivírus. Eric Alton, um biólogo do Imperial College London, explica que lentivírus pode levar uma inserção genética maior do que a AAVs pode. Lentivírus também parecem menos propensos a ser neutralizados e destruídos pelo sistema imunológico do que AAVs, acrescenta Alton, que é coordenador do consórcio de terapia genética de fibrose cística do Reino Unido, que é composto por cientistas do Imperial College London, da Universidade de Oxford e da Universidade de Edimburgo., Além disso, uma vez que os lentivírus se integram no ADN das células hospedeiras, podem não ter de ser administrados com tanta frequência. O consórcio tem parceria com o fabricante farmacêutico Boehringer Ingelheim em Ingelheim, Alemanha, para prosseguir uma terapia genética baseada em lentivírus contra a fibrose cística, que está na fase pré-clínica.
alternativas ao vírus
os cientistas também procuraram além dos vectores virais para fornecer terapias baseadas em genes. Por exemplo, uma abordagem tem sido injetar o gene CFTR diretamente, mas com moléculas lipídicas adicionadas em torno dele para proteger a sequência genética da degradação., Ensaios com esta abordagem datam do início dos anos 90. mas naquela época, os níveis de produção de proteínas não eram altos o suficiente para fazer a terapia avançar — e o pequeno efeito que ela produziu não parecia durar o suficiente. Em 2015, o UK Cystic fibrose Gene Therapy Consortium tomou um tratamento baseado em lipossomas até a fase IIb trial7, mas só melhorou a função pulmonar em alguns pontos percentuais e nunca avançou para o mercado. Alton diz que ele e seus colegas ainda estão trabalhando para tornar o tratamento baseado em lipossomas mais eficiente. “Não a pusemos de lado”, diz ele.,
ao invés de entregar o código de DNA para o gene defeituoso da TFTR, alguns grupos estão tentando entregar RNA para ajudar pessoas com fibrose cística. Por exemplo, a empresa therapeutics Translate Bio em Lexington, Massachusetts, está fazendo isso usando RNA mensageiro (mRNA). Normalmente, o DNA no núcleo celular é copiado para o ARNm, que então vai para o citoplasma celular e serve como modelo para a produção de proteínas. Traduza Bio skips o primeiro passo, entregando diretamente o ARNm para CFTR em células pulmonares., A empresa lançou um ensaio clínico no qual pelo menos 40 adultos serão distribuídos aleatoriamente para receber este tratamento ou um placebo. Em fevereiro de 2020, a empresa anunciou que a FDA tinha concedido status acelerado para este tratamento, o que significa que a Translate Bio terá reuniões mais frequentes com a agência reguladora, que poderia decidir mover o tratamento mais rapidamente para a aprovação.
outra abordagem envolvendo RNA vem da empresa biofarmacêutica ReCode Terapia em Dallas, Texas., O método desenvolvido pela empresa baseia — se na transferência de RNA (tRNA) – sequências curtas que ajudam a transportar moléculas de aminoácidos para a maquinaria celular para produzir proteínas. Certas moléculas de tRNA também começam e param este processo de produção de proteínas. Infelizmente, algumas mutações de fibrose cística recrutam prematuramente as moléculas de tRNA que sinalizam a produção de proteína CFTR para parar. A abordagem de ReCode envolve a criação de moléculas de tRNA que enganam a máquina para continuar a fazer a proteína CFTR., “A tRNA que estamos usando é realmente semelhante à tRNA natural”, diz David Lockhart, presidente da ReCode terapêutica, mas com uma torção que lhe permite manter a produção de proteínas funcionando.
outros programadores de fármacos estão a trabalhar nas chamadas abordagens de leitura que encorajam as células a ignorar o sinal de paragem prematura em certas mutações de fibrose quística. Por exemplo, a Eloxx Pharmaceuticals em Waltham, Massachusetts, projetou uma molécula que engana a própria máquina celular — conhecida como o ribossomo — para continuar a montar a proteína CFTR, ignorando as mensagens de stop da tRNA., A empresa interrompeu o seu ensaio de fase II desta terapia devido à pandemia de COVID-19, mas diz que espera retomar esta investigação clínica em breve.A maior parte do recente zumbido no campo da terapia genética para a fibrose cística cercou a edição de genes com sistemas como CRISPR–Cas9, um método no qual o DNA das células dos pacientes é diretamente corrigido de tal forma que células subsequentes produzidas por replicação transportam uma versão de trabalho do gene CFTR., (Pelo contrário, os tratamentos fornecidos pela AAVs não resultam na integração de genes de substituição no ADN das células; na verdade, muitas vezes desaparecem ao longo do tempo devido à renovação celular.) A última esperança é que os pacientes possam Um dia receber um único tratamento CRISPR que repara as suas células pulmonares para toda a vida. Isto, dizem os cientistas, seria uma verdadeira cura para a fibrose cística.algumas das evidências mais tentadoras para a promessa de CRISPR vêm de experimentos com organoides — aglomerados de células de pacientes que crescem para ter algumas das características de um órgão., Em agosto de 2019, uma equipe de cientistas, incluindo molecular virologist Anna Cereseto na Universidade de Trento, na Itália, mostrou que CRISPR pode editar os erros na CFTR e fazer com que o gene para produzir proteínas funcionais em organoids8. Também o fez com sucesso em células das vias aéreas derivadas de células retiradas de uma pessoa com fibrose quística. E em fevereiro de 2020, cientistas do Instituto Hubrecht, em Utrecht, nos Países Baixos, usaram uma abordagem CRISPR precisa chamada edição base para corrigir a mutação no gene CFTR, e provaram que ela funcionava em organoids9.,
o caminho para uma cura
continua a preocupar-se com a melhor forma de administrar terapias baseadas em genes para a fibrose cística. Os pulmões divergem para ramos cada vez menores, e obter uma terapia para alcançar as partes mais pequenas e mais profundas dos pulmões é complicado. “O maior desafio é entregar um vetor para o maior número possível de células epiteliais que cobrem as vias aéreas”, diz o geneticista Chris Boyd, da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido.,
para uma abordagem de edição de genes como CRISPR (ou mesmo lentivírus) para fornecer uma verdadeira “cura”, ele deve chegar às células-tronco do pulmão, diz Sriram Vaidyanathan, que pesquisa transplantação de células-tronco na Universidade de Stanford. “Uma terapia genética durável para a fibrose cística”, diz ele, “precisaria corrigir as mutações causadoras de doenças nas células estaminais das vias aéreas que dão origem ao resto das células nas vias aéreas., Vaidyanathan foi o principal autor de um estudo publicado em dezembro de 2019, mostrando que uma abordagem CRISPR poderia corrigir até metade das células das vias aéreas superiores tiradas de pessoas com fibrosis10 cística.outra preocupação é que as terapias CRISPR podem editar o lugar errado no genoma. Alguns cientistas dizem que tais efeitos fora do alvo podem causar mutações cancerosas.Katie Brady diz que sua família precisa de garantias de que qualquer terapia genética que seu filho possa receber no futuro é Segura. “Queremos ter a certeza do que está realmente a fazer”, diz ela., Mas o Brady está avidamente a ver o progresso que está a ser feito com os tratamentos genéticos. “Eu sei que essa é provavelmente a rota que nós provavelmente vamos ter que ir porque suas mutações são tão raras. Somos todos a favor de tentar qualquer coisa que possa ajudar o Henry e ter efeitos secundários mínimos.”
