Cientistas desligam cromossomo extra que causa Down

Cientistas desligam cromossomo extra que causa Down

Herton Escobar

18 Julho 2013 | 09h37

Herton Escobar / O Estado de S. Paulo

Aproveitando uma “ferramenta genética” inerente ao genoma das mulheres, pesquisadores dos Estados Unidos e do Canadá conseguiram desligar a cópia extra do cromossomo 21 que causa a síndrome de Down.

A pesquisa foi feita exclusivamente in vitro, utilizando células em cultura, e não há perspectiva de que ela possa produzir uma “cura” para a síndrome. Ainda assim, o estudo traz a primeira demonstração prática de que terapias cromossômicas poderão se tornar algo factível no futuro para o tratamento de sintomas associados ao Down e outras síndromes causadas pela duplicação de cromossomos (chamadas trissomias).

“É uma ideia genial, totalmente inovadora”, disse ao Estado a geneticista Maria Isabel Melaragno, da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), após ler o trabalho, publicado ontem pela revista Nature.

O experimento foi realizado com células-tronco de pluripotência induzida (iPS) derivadas de um paciente com síndrome de Down. O que os cientistas fizeram foi inserir no cromossomo extra das células a cópia de um gene conhecido como XIST, normalmente responsável por “silenciar” (ou desligar) uma das cópias do cromossomo X nas mulheres. O efeito foi o mesmo: o XIST desativou os genes do cromossomo 21 extra, fazendo com que as células funcionassem geneticamente como células normais.

“O que eles fizeram, essencialmente, foi inserir um ‘interruptor’ genético que permite ligar ou desligar o cromossomo inteiro”, explica a pesquisadora Lygia Pereira, da Universidade de São Paulo. (USP). “É um truque engenhoso. Eles pegaram essa ferramenta natural de silenciamento do cromossomo X e usaram para silenciar um outro cromossomo.”

Apesar de as mulheres terem dois cromossomos X, apenas um é 100% funcional. O outro é quase que totalmente silenciado pelo XIST já nos primeiros estágios do desenvolvimento embrionário, para evitar uma “overdose” de proteínas codificadas por ele no organismo.

O silenciamento é feito por meio de alterações bioquímicas chamadas “epigenéticas”, que não modificam a sequência do DNA dos genes, mas instalam “travas” e causam modificações estruturais que inibem ou alteram o seu funcionamento. As moléculas de RNA codificadas pelo XIST recobrem o cromossomo como uma capa – ou, neste caso, uma mordaça.

“O que eles fizeram, essencialmente, foi inserir um ‘interruptor’ genético que permite ligar ou desligar o cromossomo inteiro”, explica a pesquisadora Lygia Pereira, da Universidade de São Paulo. (USP). “É um truque engenhoso. Eles pegaram essa ferramenta natural de silenciamento do cromossomo X e usaram para silenciar um outro cromossomo.”

A pesquisa foi liderada por Jeanne Lawrence, da Faculdade Medicina da Universidade de Massachusetts, nos EUA. O trabalho foi submetido à Nature para publicação em maio de 2012, mas só foi formalmente aceito pela revista no mês passado, após mais de um ano de revisão, o que dá uma ideia da complexidade do projeto.

Aplicações. A implicação mais “futurista” do trabalho, segundo os autores, é colocar a síndrome de Down na lista de doenças que poderão se beneficiar de terapias gênicas – ou cromossômicas – no futuro. Em nenhum momento, porém, os cientistas falam em reverter completamente os efeitos da trissomia (uma “cura”, por assim dizer).

“Os efeitos da trissomia do cromossomo 21 na síndrome de Down já ocorrem desde o início do desenvolvimento embrionário; não há como reverter isso”, explica Maria Isabel, da Unifesp. Segundo ela, porém, é factível pensar em terapias capazes de evitar alguns dos efeitos adversos da síndrome, como doenças hematológicas e neurológicas, que com frequência afetam os pacientes. Ela destaca que esse é o “apenas o primeiro passo para investigações na pesquisa básica com aplicação clínica futura”.

Sem estudos em modelos animais, não há como prever qual seria o efeito do silenciamento cromossômico num organismo vivo. Nas células em que o cromossomo extra foi silenciado em meio artificial, porém, verificou-se uma redução no déficit de proliferação de células neuronais, que é uma das dificuldades associadas à síndrome de Down. O desligamento teve um efeito cascata sobre todo o genoma das células, alterando a expressão de genes em vários outros cromossomos, e não apenas no 21.

Nesse sentido, a contribuição mais certa e imediata da técnica, segundo os especialistas, será como ferramenta de pesquisa, para o entendimento dos mecanismos genéticos e biológicos por trás da síndrome de Down e de outras alterações cromossômicas (como as trissomias dos cromossomos 13 e 18, que são letais nos primeiros anos de vida). Algo que, por sua vez, poderá servir para o desenvolvimento de novas drogas e terapias.

A técnica permite criar modelos celulares que reproduzem a biologia da doença in vitro, e que podem ser geneticamente modificados para o estudo de mecanismos e intervenções específicas. Algo que já era feito com genes individuais, e agora poderá ser feito com cromossomos inteiros, como demonstra o trabalho na Nature.

“Do ponto de vista prático, de aplicação terapêutica direta, há uma luz no fim do túnel, mas acho que ela é muito pequena”, afirma Lygia Pereira, da USP. “O grande impacto será na construção de modelos celulares para entender os mecanismos das doenças.”

“Nossa esperança é que, para os indivíduos e famílias que convivem com a síndrome de Down, a ‘prova de princípio’ demonstrada aqui abra múltiplas avenidas de relevância translacional (clínica) sobre os 50 anos de avanço do conhecimento sobre a biologia básica do cromossomo X”, concluem os autores do trabalho.

Células-tronco. A pesquisa, nesse sentido, serve também como mais um atestado da versatilidade e funcionalidade das células iPS como modelos celulares por o estudo de doenças genéticas in vitro. As iPS são células-tronco pluripotentes, equivalentes às células-tronco embrionárias, só que produzidas em laboratório pela diferenciação induzida de células adultas (por exemplo, extraídas da pele, como foi o caso nesse estudo).

Com as iPS, é possível estabelecer linhagens celulares controladas e geneticamente idênticas ao paciente, que exibem os mecanismos genéticos da doença do paciente in vitro. Com a engenharia genética é possível ligar e desligar genes — e agora, cromossomos — nessas células para entender melhor suas funções e observar em tempo real como eles afetam o desenvolvimento da doença e da biologia celular como um todo. Algo como apertar e desapertar botões no painel de controle de uma usina para ver o que decorre de cada um deles.

No caso específico dessa pesquisa sobre a síndrome de Down, a técnica permitirá aos cientistas estudar o funcionamento de células iPS geneticamente idênticas com e sem o cromossomo 21 extra silenciado.