Pequena cápsula que fornece terapia genética CRISPR para o cérebro limitou o crescimento de tumores de glioblastoma em camundongos

Uma nanocápsula que entrega a ferramenta de edição de genes CRISPR ao cérebro pode ser usada para tratar uma das formas mais agressivas de câncer cerebral, chamado glioblastoma. Em testes em modelos de camundongos da doença, a técnica interrompeu o crescimento do tumor e estendeu a vida útil. Os resultados foram publicados na revista Science Advances.

O CRISPR é uma ferramenta para adicionar, remover ou alterar material genético dentro das células e tem grande promessa no tratamento de algumas condições. É preciso e barato em comparação com outros métodos de edição de genes, mas atualmente é difícil de usar no cérebro.

A maioria dos métodos para atingir o cérebro envolve a injeção direta no tecido cerebral ou a inserção de CRISPR em vírus não causadores de doenças e, em seguida, injetá-los na corrente sanguínea. Esses métodos têm desvantagens significativas, incluindo possíveis lesões no tecido cerebral ou, no caso de vírus, dificuldade em identificar a entrega, o que significa que há um risco aumentado de efeitos colaterais graves, como mutações genéticas não intencionais.

Ao empacotar o CRISPR em nanocápsulas especialmente projetadas – pequenas bolhas de polímero não tóxicas – os pesquisadores conseguiram resolver esses problemas em outras partes do corpo, mas houve desafios ao usar essa técnica no cérebro. Isso ocorre principalmente porque é difícil ultrapassar a barreira hematoencefálica: os vasos sanguíneos no cérebro são menos porosos do que em outras partes do corpo, algo que geralmente ajuda a proteger contra invasores nocivos.

“As doenças cerebrais, incluindo tumores cerebrais, são particularmente difíceis de atingir terapeuticamente por causa da barreira hematoencefálica”, diz o neurocirurgião Dimitris Placantonakis da Escola de Medicina Grossman da Universidade de Nova York.

Agora, Yan Zou, do Centro Conjunto de Inovação Biomédica da Universidade Henan-Macquarie na China, e colegas projetaram um novo tipo de nanocápsula que foi capaz de atravessar essa barreira e fornecer terapia CRISPR em camundongos com tumores cerebrais.

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Nesse caso, os pesquisadores usaram o CRISPR para atingir um gene chamado PLK1, que regula o desenvolvimento de novas células, e no glioblastoma atua essencialmente em um estado de excessiva atividade. No estudo, o crescimento do tumor parou em camundongos tratados com uma injeção única na cauda e eles tiveram um tempo médio de sobrevivência de 68 dias, em comparação com 24 dias ou menos nos grupos de controle, que receberam microcápsulas contendo material genético não direcionado ou solução salina. Além disso, a nova técnica causou mutações genéticas indesejadas desprezíveis – menos de 0,5% – em tecidos onde são mais prováveis de surgir.

Com apenas cerca de 30 nanômetros de tamanho, a nanocápsula é muito menor do que muitas atualmente em uso, que geralmente variam de 100 a 500 nanômetros. Ela também tem uma carga quase neutra. As nanopartículas carregadas positivamente são tóxicas para o corpo, então geralmente são identificadas e destruídas na corrente sanguínea.

“Até onde sabemos, nossas nanocápsulas representam a principal estratégia não invasiva e não viral para entrega cerebral eficaz e segura e terapia genética para o glioblastoma”, escreveram Zou e colegas no artigo publicado.

“Isso é realmente emocionante”, diz Placantonakis. Muito mais testes são necessários, diz ele, mas é um primeiro passo muito encorajador. Os pesquisadores esperam que essa técnica também possa ser útil para tratar doenças cerebrais além do glioblastoma.

No artigo, os pesquisadores descrevem o desenvolvimento dessa exclusiva nanocápsula para encapsulamento único eficiente de CRISPR-Cas9, entrega cerebral não invasiva e ataque de células tumorais, demonstrando uma estratégia eficaz e segura para a terapia genética do glioblastoma.

Essas nanocápsulas CRISPR-Cas9 podem ser fabricadas simplesmente encapsulando o único complexo Cas9/sgRNA dentro de um invólucro de polímero sensível à glutationa incorporando um ligante de dupla ação que facilita a penetração da barreira hematoencefálica, tendo como alvo as células tumorais para liberação seletiva de Cas9/sgRNA.

As nanocápsulas encapsuladas evidenciaram o direcionamento promissor do tecido de glioblastoma que levou a uma alta eficiência de edição de genes PLK1 em um tumor cerebral (até 38,1%) com edição de genes fora do alvo insignificante (menos de 0,5%) em tecidos de alto risco.

O tratamento com nanocápsulas estendeu o tempo médio de sobrevivência (68 dias versus 24 dias em camundongos tratados com sgRNA não funcional).

Esse novo sistema de entrega de CRISPR-Cas9 aborda vários desafios de entrega para demonstrar a entrega segura e específica ao tumor da ribonucleoproteína Cas9 de edição de genes para tratamento aprimorado do glioblastoma que pode ser terapeuticamente útil em outras doenças cerebrais.

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Fontes:
Science Advances, publicação em 20 de abril de 2022.
New Scientist, notícia publicada em 20 de abril de 2022.