Aumentar uma proteína cerebral essencial pode ajudar a tratar a síndrome de Rett

“A síndrome de Rett é uma condição genética rara do neurodesenvolvimento que causa uma regressão no desenvolvimento, normalmente após 6 a 18 meses de crescimento normal, levando a graves prejuízos nas habilidades motoras, na fala e na comunicação”, disse o autor correspondente, Dr. Huda Zoghbi, diretor do Duncan NRI, Distinguished Service Professor em Baylor e investigador do Howard Hughes Medical Institute. “O distúrbio afeta principalmente meninas; cerca de 1 em cada 10.000 nascidos vivos”.

Como as mutações MECP2 perturbam a função cerebral

A síndrome de Rett resulta de mutações de perda de função no MECP2 gene. Este gene desempenha um papel crítico 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 totalmente ausente ou incapaz de funcionar normalmente. Em alguns casos, as formas mutantes de MeCP2 são produzidas em quantidades menores ou têm capacidade reduzida de ligação ao DNA, o que é essencial para o desempenho do seu papel no controle da atividade genética.

Experimentos em modelos de camundongos mostraram que os sintomas da síndrome de Rett podem ser revertidos sob certas condições. Quando a proteína MeCP2 saudável é introduzida no cérebro desses animais, os sintomas melhoram. Os pesquisadores também descobriram que aumentar a 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 têm MeCP2 parcialmente funcional que diminuiu a ligação ao DNA ou é menos abundante que o normal”, disse o primeiro autor Harini Tirumala, estudante de pós-graduação em genética molecular e humana no laboratório Zoghbi. “Trabalhando com modelos de camundongos e células derivadas de pacientes com síndrome de Rett, nosso estudo fornece uma prova de conceito de que o aumento dos níveis de MeCP2 mutante em pacientes com a doença poderia proporcionar benefícios terapêuticos”.

Compreendendo as variantes da proteína MECP2

O desenvolvimento de tratamentos que ajustem os níveis de MeCP2 é um desafio porque o cérebro exige que a proteína permaneça dentro de uma faixa estreita. Muito pouco MeCP2 leva à síndrome de Rett, enquanto quantidades excessivas causam outro distúrbio neurológico conhecido como MECP2 Síndrome de Duplicação. Alcançar o equilíbrio certo tem sido um grande obstáculo para o desenvolvimento da terapia.

“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 outra forma para E2”.

Uma maneira útil de imaginar 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 produzir 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 houve relatos de pacientes com síndrome de Rett portadores de mutações na proteína E2. Somente mutações que interrompem a proteína E1 causam a doença”, disse Tirumala. “Estudos em ratos apoiam esta observação”.

“No geral, sabíamos que o MeCP2-E2 difere do MeCP2-E1 por um único ingrediente no gene, é menos abundante que o E1, não está associado à síndrome de Rett e não é necessário para a função do MeCP2 no cérebro”, disse Tirumala. “Isso nos levou a levantar a hipótese de que orientar as células cerebrais a ignorar o ingrediente e2 promoveria a produção de mais proteína MeCP2-E1 em pacientes com síndrome de Rett e melhoraria os resultados da doença. Testamos nossa hipótese em camundongos e em células derivadas de pacientes com síndrome de Rett.”

Aumentando a proteína MeCP2 em experimentos

Para testar a ideia, os cientistas primeiro removeram o segmento e2 do normal Mecp2 gene em ratos e examinou como isso afetou os níveis de proteína e a função neurológica. A mudança aumentou significativamente a produção de MeCP2.

“Ficamos satisfeitos ao descobrir que esta abordagem levou a um aumento de 50% a 60% da proteína MeCP2 em ratos normais”, disse Tirumala.

A equipe então aplicou a mesma estratégia a células retiradas de pacientes com síndrome de Rett que carregam MECP2 mutações que reduzem os níveis e a atividade das proteínas. Ao deletar o componente e2 do gene mutante, os pesquisadores avaliaram como as células responderam.

“Ficamos entusiasmados ao ver que a exclusão do ingrediente e2 melhorou a produção de MeCP2”, disse Tirumala. “É importante ressaltar que, 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 investigadores também exploraram se um medicamento poderia ser usado para bloquear o segmento e2 e aumentar a produção de MeCP2.

“Testamos o valor dos morfolinos para aumentar a produção da proteína MeCP2 em camundongos”, disse Tirumala. “Os morfolinos são moléculas sintéticas concebidas, neste caso, para impedir a produção da proteína MeCP2-E2, bloqueando o acesso ao ingrediente e2”, disse Tirumala. “Foi emocionante ver que nossos morfolinos aumentaram significativamente a proteína MeCP2 em camundongos”.

“Nosso trabalho estabelece as bases e fornece evidências pré-clínicas para uma abordagem terapêutica para a síndrome de Rett que aumenta o MeCP2 e confere melhora funcional”, disse Zoghbi. “Embora os morfolinos em si não sejam uma opção devido à sua toxicidade, estratégias semelhantes, como terapias com oligonucleotídeos antisense já utilizadas em outras condições, poderiam ser potencialmente desenvolvidas para a síndrome de Rett.”

Autores e financiamento do estudo

Contribuintes 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 eram afiliados ao Baylor College of Medicine e ao Duncan NRI durante a pesquisa, embora alguns tenham se mudado para instituições como a Universidade de Stanford, a Universidade da Virgínia e o UT Southwestern Medical Center – Dallas.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (concessões 5R01NS057819, P30 CA125123 e S10OD028591), pelo Instituto Médico Howard Hughes, pelo Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (F32NS122920), pelo Fundo Henry Engel e pelo Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano Eunice Kennedy Shriver (P50HD103555).