Pesquisadores do Instituto de Pesquisa Neurológica Duncan da Texas Children’s e da Baylor College of Medicine relataram uma estratégia experimental promissora que poderia ajudar no tratamento da síndrome de Rett. Os achados, publicados na Science Translational Medicine, descrevem um possível método para aumentar os níveis de uma proteína cerebral chave que é afetada na doença. O trabalho traz uma esperança inicial para abordar uma rara condição neurodesenvolvimental que atualmente não tem cura.
“A síndrome de Rett é uma condição neurodesenvolvimental genética rara que provoca uma regressão no desenvolvimento, tipicamente após 6 a 18 meses de crescimento normal, levando a severas dificuldades nas habilidades motoras, na fala e na comunicação,” disse a autora correspondente, Dra. Huda Zoghbi, diretora do Duncan NRI, Professora de Serviço Distinto na Baylor e investigadora do Howard Hughes Medical Institute. “A doença afeta principalmente meninas; cerca de 1 em cada 10.000 nascimentos vivos.”
Como as Mutations no MECP2 Afetam a Função Cerebral
A síndrome de Rett é resultado de mutações de perda de função no gene MECP2. Este gene desempenha um papel crucial no cérebro porque regula a atividade de muitos outros genes envolvidos em processos neurológicos. Quando o gene é alterado, a proteína MeCP2 resultante pode estar ausente ou incapaz de funcionar normalmente. Em alguns casos, formas mutantes de MeCP2 são produzidas em quantidades menores ou têm uma capacidade reduzida de se ligar ao DNA, o que é essencial para o exercício de sua função no controle da atividade gênica.
Experimentos em modelos de camundongos mostraram que os sintomas da síndrome de Rett podem ser revertidos em certas condições. Quando a proteína MeCP2 saudável é introduzida nos cérebros desses animais, seus sintomas melhoram. Os pesquisadores também descobriram que o aumento da quantidade de uma proteína MeCP2 mutante parcialmente funcional pode levar a melhorias na sobrevivência, movimento e problemas respiratórios em camundongos.
“Isso é importante porque cerca de 65% dos pacientes com síndrome de Rett possuem MeCP2 parcialmente funcional que apresenta redução na ligação ao DNA ou é menos abundante do que o normal,” disse a primeira autora, Harini Tirumala, estudante de pós-graduação em genética molecular e humana no laboratório de Zoghbi. “Trabalhando com modelos de camundongos e células derivadas de pacientes com síndrome de Rett, nosso estudo fornece prova de conceito de que aumentar os níveis de MeCP2 mutante nos pacientes com a condição poderia trazer benefícios terapêuticos.”
Compreendendo as Variantes da Proteína MECP2
Desenvolver tratamentos que ajustem os níveis de MeCP2 é desafiador, pois o cérebro necessita que a proteína permaneça dentro de uma faixa estreita. Quantidades insuficientes de MeCP2 levam à síndrome de Rett, enquanto quantidades excessivas causam outra condição neurológica conhecida como MECP2 Duplication Syndrome. Atingir o equilíbrio adequado tem sido um grande obstáculo para o desenvolvimento de terapias.
“Sabíamos por estudos anteriores que o cérebro normalmente produz duas versões ligeiramente diferentes da proteína MeCP2, conhecidas como E1 e E2,” disse Zoghbi. “Essas versões vêm do mesmo gene, que é processado de uma forma para produzir E1 e de uma forma diferente para E2.”
Uma maneira útil de visualizar esse processo é pensar no gene como uma receita para a construção da proteína. As instruções contêm quatro componentes: e1, e2, e3 e e4. Para fazer a proteína MeCP2 E1, as células combinam e1, e3 e e4. Para produzir MeCP2 E2, as células incluem todos os quatro componentes, o que significa que o segmento e2 aparece apenas na versão E2. O cérebro produz ambas as proteínas, mas E1 é a forma mais abundante.
“Também sabíamos que não há registros de pacientes com síndrome de Rett apresentando mutações na proteína E2. Apenas mutações que afetam a proteína E1 causam a condição,” disse Tirumala. “Estudos em camundongos apoiam essa observação.”
“No geral, sabíamos que MeCP2-E2 difere de MeCP2-E1 por um único ingrediente no gene, é menos abundante que E1, não está associado à síndrome de Rett e não é necessário para a função do MeCP2 no cérebro,” comentou Tirumala. “Isso nos levou a hipotetizar que direcionar as células cerebrais a ignorar o ingrediente e2 promoveria a produção de mais proteína MeCP2-E1 em pacientes com a síndrome de Rett e melhoraria os resultados da doença. Testamos nossa hipótese em camundongos e em células derivadas de pacientes com a síndrome de Rett.”
Aumentando a Proteína MeCP2 em Experimentos
Para testar a ideia, os cientistas removeram primeiramente o segmento e2 do gene normal Mecp2 em camundongos e examinaram como isso afetou os níveis de proteína e a função neurológica. A mudança aumentou significativamente a produção de MeCP2.
“Ficamos satisfeitos em descobrir que essa abordagem levou a um aumento de 50% a 60% da proteína MeCP2 em camundongos normais,” disse Tirumala.
A equipe então aplicou a mesma estratégia em células retiradas de pacientes com síndrome de Rett que possuem mutações no MECP2 que reduzem os níveis e a atividade da proteína. Ao deletar o componente e2 do gene mutante, os pesquisadores avaliaram como as células responderam.
“Ficamos empolgados ao ver que a remoção do ingrediente e2 aumentou a produção de MeCP2,” disse Tirumala. “Importante, dependendo da gravidade da mutação, essas células recuperaram parte ou toda a sua estrutura normal, sua atividade elétrica normal e sua capacidade de regular os níveis de outros genes.”
Testando uma Possível Abordagem Terapêutica
Os pesquisadores também exploraram se um medicamento poderia ser usado para bloquear o segmento e2 e aumentar a produção de MeCP2.
“Testamos o valor dos morpholinos para aumentar a produção da proteína MeCP2 em camundongos,” explicou Tirumala. “Morpholinos são moléculas sintéticas projetadas, neste caso, para impedir a produção da proteína MeCP2-E2 bloqueando o acesso ao ingrediente e2. Foi emocionante ver que nossos morpholinos aumentaram significativamente a proteína MeCP2 nos camundongos.”
“Nosso trabalho estabelece a base e fornece evidências pré-clínicas para uma abordagem terapêutica para a síndrome de Rett que aumenta o MeCP2 e confere melhorias funcionais,” disse Zoghbi. “Embora os morpholinos em si não sejam uma opção devido à sua toxicidade, estratégias semelhantes, como terapias com oligonucleotídeos antisense já usadas em outras condições, poderiam ser potencialmente desenvolvidas para a síndrome de Rett.”
Autores e Financiamento do Estudo
Contribuições adicionais para o estudo incluem Li Wang, Yan Li, Sameer S. Bajikar, Ashley G. Anderson, Wei Wang, Alexander J. Trostle, Mahla Zahabiyon, Aleksandar Bajic, Jean J. Kim, Hu Chen e Zhandong Liu. Todos estavam afiliados à Baylor College of Medicine e ao Duncan NRI durante a pesquisa, embora alguns tenham se mudado para instituições como a Universidade de Stanford, Universidade da Virgínia e UT Southwestern Medical Center – Dallas.
A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (subsídios 5R01NS057819, P30 CA125123 e S10OD028591), pelo Howard Hughes Medical Institute, pelo Instituto Nacional de Transtornos Neurológicos e Derrame (F32NS122920), pelo Henry Engel Fund e pelo Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development (P50HD103555).
