Um grande projeto de edição de um novo gene foi lançado para acabar com o mal de Alzheimer

Quando se trata de Alzheimer versus ciência, a ciência está do lado perdedor.

Alzheimer é cruel da maneira mais insidiosa. O distúrbio se espalha em alguns cérebros envelhecidos, gradualmente corroendo sua capacidade de pensar e raciocinar, diminuindo sua compreensão das memórias e da realidade. À medida que a população mundial envelhece, a doença de Alzheimer está elevando sua cabeça feia a um ritmo chocante. E apesar de décadas de pesquisa, não temos tratamento – para não mencionar a cura.

Muito de um downer? Os Institutos Nacionais de Saúde (NIH) concordam. Dentro um dos projetos mais ambiciosos em biologia, o NIH está convocando pesquisadores de Alzheimer e células-tronco a se unirem em o maior projeto de edição de genoma alguma vez concebido.

A ideia é simples: décadas de pesquisa descobriram certos genes que parecem aumentar a chance de Alzheimer e outras demências. Os números variam ao longo de centenas. Descobrir como cada um se conecta ou influencia o outro – se for o caso – leva anos de pesquisa em laboratórios individuais. E se os cientistas se unirem, explorarem um recurso compartilhado e resolverem coletivamente o caso de por que a doença de Alzheimer ocorre em primeiro lugar?

A arma secreta da iniciativa são as células-tronco pluripotentes induzidas, ou iPSCs. Semelhante à maioria das células-tronco, elas têm a capacidade de se transformar em qualquer coisa – um gênio celular, se você preferir. As iPSCs renascem de células adultas normais, como células da pele. Quando transformados em uma célula cerebral, no entanto, eles carregam os genes originais de seu doador, o que significa que eles abrigam o legado genético da pessoa original – por exemplo, sua chance de desenvolver a doença de Alzheimer em primeiro lugar. E se introduzirmos genes relacionados ao Alzheimer nessas células-tronco renascidas e observarmos como elas se comportam?

Ao estudar essas iPSCs, podemos ser capazes de seguir pistas que levam às causas genéticas de A doença de Alzheimer e outras demências – abrindo caminho para terapias genéticas para beliscá-las pela raiz.

A Iniciativa de Doenças Neurodegenerativas iPSC (iNDI) está preparada para fazer exatamente isso. O projeto visa “estimular, acelerar e apoiar pesquisas que levarão ao desenvolvimento de melhores tratamentos e prevenções para essas doenças”, o NIH dito. Todos os conjuntos de dados resultantes serão compartilhados abertamente online, para que qualquer um possa explorar e interpretar.

Em linguagem simples? Vamos lançar todos os nossos novos superstars da biotecnologia - com CRISPR na vanguarda - em um esforço conjunto contra a doença de Alzheimer, para finalmente ganhar vantagem. É um momento de “Vingadores, reúnam-se” em direção a um de nossos inimigos mais difíceis – um que procura destruir nossas próprias mentes por dentro.

O inimigo silencioso

A doença de Alzheimer foi reconhecida pela primeira vez no início de 1900. Desde então, os cientistas se esforçam para encontrar a causa que faz um cérebro desperdiçar.

A ideia mais proeminente hoje é a hipótese amilóide. Imagine um filme de terror dentro de uma casa assombrada com fantasmas que gradualmente se intensificam em sua assombração. Esse é o horror amiloide – uma proteína que gradualmente, mas silenciosamente, se acumula dentro de um neurônio, “a casa”, eventualmente tirando-o de sua função normal e levando à morte de qualquer coisa dentro. Estudos subsequentes também descobriram outras proteínas tóxicas que ficam do lado de fora da “casa” do neurônio que gradualmente envenenam os inquilinos moleculares dentro.

Durante décadas, os cientistas pensaram que a melhor abordagem para vencer esses fantasmas era um “exorcismo” – ou seja, livrar-se dessas proteínas tóxicas. No entanto, em julgamento após julgamento, eles falharam. A taxa de falha no tratamento de Alzheimer – até agora, 100 por cento – levou alguns a chamar os esforços de tratamento de “cemitério de sonhos”.

É bastante óbvio que precisamos de novas ideias.

Digite CRISPR

Há alguns anos, dois figurões entraram na cidade. Um deles é o CRISPR, o atirador genético prodígio que pode cortar, inserir ou trocar um gene ou dois (ou mais). A outra são as iPSCs, células-tronco pluripotentes induzidas, que renascem de células adultas por meio de um banho químico.

Os dois juntos podem emular Dementia 2.0 em um prato.

Por exemplo, usando o CRISPR, os cientistas podem inserir facilmente genes relacionados à doença de Alzheimer, ou sua proteção, em um iPSC – seja de um doador saudável ou de alguém com alto risco de demência e observar o que acontece. Uma célula cerebral é como uma área metropolitana zumbindo, com proteínas e outras moléculas zunindo ao redor. Adicionar uma dose de genes pró-Alzheimer, por exemplo, pode bloquear o tráfego com gosma, levando os cientistas a descobrir como esses genes se encaixam no quadro maior do Alzheimer. Para os cinéfilos, é como adicionar em uma célula um gene para Godzilla e outro para King Kong. Você sabe que ambos podem atrapalhar as coisas, mas apenas observando o que acontece em uma cela você pode ter certeza.

Laboratórios individuais tentaram a abordagem desde que as iPSCs foram inventadas, mas há um problema. Como as iPSCs herdam a “linha de base” genética de uma pessoa, fica muito difícil para cientistas de diferentes laboratórios avaliarem se um gene está causando a doença de Alzheimer ou se foi apenas um acaso por causa da composição genética particular do doador.

O novo plano iNDI procura padronizar tudo. Usando o CRISPR, eles adicionarão mais de 100 genes ligados à doença de Alzheimer e demências relacionadas em iPSCs de uma ampla variedade de doadores saudáveis ​​etnicamente diversos. O resultado é um enorme projeto de engenharia genômica, levando a uma biblioteca inteira de células clonadas que carregam mutações que podem levar à doença de Alzheimer.

Em outras palavras, em vez de estudar células de pessoas com Alzheimer, vamos tentar dar Alzheimer a células cerebrais normais e saudáveis, injetando-as com genes que podem contribuir para o distúrbio. Se você vê os genes como código de software, então é possível inserir um código que potencialmente leva o Alzheimer a essas células por meio da edição de genes. Execute o programa e você poderá observar como os neurônios se comportam.

O projeto vem em duas fases. O primeiro se concentra em células de engenharia de massa editadas com CRISPR. A segunda é analisar minuciosamente essas células resultantes: por exemplo, sua genética, como seus genes são ativados, que tipos de proteínas elas carregam, como essas proteínas interagem e assim por diante.

“Ao projetar mutações causadoras de doenças em um conjunto de iPSCs geneticamente diversas e bem caracterizadas, o projeto foi projetado para garantir a reprodutibilidade de dados entre laboratórios e explorar o efeito da variação natural na demência”, disse. dito Dr. Bill Skarnes, diretor de engenharia celular do Jackson Laboratory e líder do projeto.

Um martelo contra o Alzheimer

iNDI é o tipo de iniciativa que só é possível com nosso recente impulso biotecnológico. A engenharia de centenas de células relacionadas à doença de Alzheimer - e compartilhá-las com cientistas em todo o mundo - era um sonho há apenas duas décadas.

Para ser claro, o projeto não gera apenas células individuais. Ele usa CRISPR para fazer linhagens celulares, ou linhagens inteiras de células com o gene de Alzheimer que podem passar para a próxima geração. E esse é o poder deles: eles podem ser compartilhados com laboratórios de todo o mundo, para aprimorar ainda mais os genes que podem causar o maior impacto no distúrbio. A fase dois do iNDI é ainda mais poderosa, pois investiga o funcionamento interno dessas células para gerar um “código de trapaça” – uma folha de como seus genes e proteínas se comportam.

Juntos, o projeto faz o trabalho árduo de construir um universo de células relacionadas à doença de Alzheimer, cada uma equipada com um gene que pode causar impacto na demência. “Esses tipos de análises integrativas provavelmente levarão a descobertas interessantes e acionáveis ​​que nenhuma abordagem seria capaz de aprender isoladamente”, escreveram os autores. Ele fornece a “melhor chance de entender verdadeiramente” a doença de Alzheimer e doenças relacionadas e “possibilidades de tratamento promissoras”.

Crédito de imagem: Gerd Altmann da P

Fonte: https://singularityhub.com/2021/04/13/a-massive-new-gene-editing-project-is-out-to-crush-alzheimers/