Na foto: enzima de edição do genoma CRISPR-Cas9/iStockArtur Plawgo
Pacientes com angioedema hereditário tratados com NTLA-2002 da Intellia – um na Vivo Terapia CRISPR-Cas9 – teve uma média redução de 95% nos surtos súbitos e debilitantes de inchaço que são uma marca registrada da doença, com alguns pacientes permanecendo sem ataques por mais de um ano, de acordo com informações atualizadas Dados da Fase I apresentado em junho. Apesar do potencial da edição de genes para aliviar ou mesmo curar doenças genéticas, permanecem dúvidas sobre a segurança e a eficácia das técnicas.
Ensaios CRISPR anteriores resultaram em efeitos colaterais adversos ou, raramente, até mesmo a morte. Em maio, um participante de um estudo de distrofia muscular de Duchenne N-of-1 morreu após reagir potencialmente ao vírus que transportava a terapia de edição genética.
Quando injetado sistemicamente, o fígado ocupa muitos vetores de distribuição de edição de genes. Embora a maioria dos vetores de entrega seja bem tolerada na maioria das pessoas, em altas doses, alguns podem causar inflamação que pode levar à toxicidade. Projetar vetores que atingem órgãos além do fígado representa obstáculos significativos para os cientistas. Outro perigo é fora do alvo efeitos, onde os editores inadvertidamente alteram partes do código genético saudável.
Apesar dessas limitações, inovações em métodos de entrega e tecnologias CRISPR de última geração – como edição básica e primária – podem aumentar os tipos de doenças que podem ser direcionadas e tratadas com edição genética.
Kiran Musunuru, cardiologista da Universidade da Pensilvânia, disse BioEspaço que, embora ainda sejam precoces, os resultados parecem promissores para o número limitado de pacientes que receberam o medicamento da Intellia.
CRISPR chega à clínica
O CRISPR avançou rapidamente desde que a tecnologia foi inventada 10 anos atrás. Em uma decisão histórica esperada para o final deste ano, o FDA poderia aprovar uma terapia de edição de genes ex vivo para a doença falciforme (SCD). Os pedidos de licença de produtos biológicos – enviados em abril para exagamglogene autotemcel (exa-cel) em SCD e beta talassemia dependente de transfusão (TDT) pela Vertex e CRISPR Therapeutics – foram os primeiros registros de edição de genes CRISPR a serem aceitos pelo FDA. O regulador estabeleceu as datas da PDUFA de 8 de dezembro de 2023 e 30 de março de 2024, respectivamente.
“A primeira aprovação do FDA de um novo tipo de tecnologia – neste caso, drogas programáveis de edição de genes – é um grande marco”, disse David Liu, biólogo molecular do Broad Institute e professor de Harvard. BioEspaço.
Existem mais de 50 ensaios clínicos em humanos para ambos na Vivo e ex vivo tecnologias de edição de genes nos estágios iniciais, disse Liu, e cerca de 40 são baseadas em CRISPR. Essas terapias estão sendo testadas para distúrbios sanguíneos, câncer, infecção crônica, doenças hepáticas, deficiências imunológicas e muito mais.
Mas o na Vivo o espaço progrediu mais lentamente. O primeiro paciente a receber na Vivo A terapia CRISPR fez isso em 2020 em um ensaio clínico para o tratamento da Editas Medicine para Leber Congenital Amaurosis (LCA), um tipo de cegueira genética causada por uma única alteração de nucleotídeo em um gene fotorreceptor da retina.
Após o tratamento com EDIT-101, alguns pacientes tiveram alguma acuidade visual e alguns recuperaram a capacidade de ver cores, de acordo com um Editas Comunicado de imprensa emitido em novembro de 2022. Nenhum teve efeitos adversos. Embora a terapia tenha funcionado bem para alguns pacientes, ela falhou aproximadamente pela metade, e a Editas finalmente desligou o teste de Fase I/II.
Isso significa que a Intellia é a única empresa que apresentou dados clínicos para na Vivo testes que atingiram os endpoints primários e a única empresa que iniciou os testes da Fase II, David Lebwohl, diretor médico da empresa, disse BioEspaço.
Musunuru e Liu concordaram que o tratamento do Intellia parece funcionar bem, mas devido ao seu método de entrega por meio de nanopartículas lipídicas (LNPs), o NTLA-2002 é limitado ao tratamento de doenças raras que se originam no fígado. Se entregues por via intravenosa, os LNPs são absorvidos pelo fígado, o que é verdade para muitos outros vetores de entrega para na Vivo estudos de edição genética, disse Musunuru.
A terapia também usa o sistema CRISPR-Cas9 original, que Musunuru disse ser útil para desativar genes, “mas há um conjunto limitado de doenças para as quais desativar um gene é terapeuticamente útil”.
Edição Base e Prime
O CRISPR-Cas9 foi desenvolvido pela primeira vez pelo laboratório de Jennifer Doudna na Universidade da Califórnia, em Berkeley. Desde então, a edição de base e a edição primária expandiram o número de doenças que a edição de genes pode atingir.
O sistema CRISPR-Cas9 funciona clivando a dupla hélice do DNA em uma sequência específica de nucleotídeos, explicou Liu. A Cas9, uma nuclease, corta o DNA da célula em um local específico, após o que as enzimas endógenas de reparo da célula colam as fitas novamente. Cas9 continua cortando o DNA no mesmo local até que, por acaso, o mecanismo de reparo da célula comete um erro e insere o nucleotídeo errado.
O resultado é uma sequência de DNA editada geneticamente, que Cas9 não reconhece mais. Mas, crucialmente, você não pode controlar o que a célula insere, disse Liu. Essa tecnologia geralmente funciona bem se você deseja eliminar a função de uma proteína disfuncional, mas nem tanto se deseja substituir um gene defeituoso.
CRISPR-Cas9 tem vantagens. É muito modular, disse Lebwohl, o que permitiu ao Intellia alterar apenas uma sequência de RNA mensageiro (mRNA) para permitir uma terapia totalmente nova.
No entanto, Liu disse que uma grande limitação dessa tecnologia é que ela causa quebras de fita dupla, levando a mutações desfavoráveis e efeitos fora do alvo. Por outro lado, a edição principal e a edição de base dependem de simplesmente cortar uma fita da dupla hélice, permitindo que os pesquisadores editem o DNA sem quebras de fita dupla e potencialmente tornando-as mais seguras. “Estima-se que cada célula humana sofra cerca de 10.000 cortes por dia porque o corte é uma parte natural do reparo e replicação do DNA”, disse ele.
Liu, que co-fundou a Prime Medicine e a Beam Therapeutics – ambas empresas de edição de genes – disse que a edição de base permite que os cientistas substituam certos nucleotídeos de DNA únicos, o que poderia permitir o desenvolvimento de medicamentos para doenças causadas por mutações pontuais – onde uma única base de nucleotídeo é adicionada , excluído ou alterado.
Isso torna os editores de base adequados para tratar algumas formas de doença de armazenamento de glicogênio e uma forma de beta-talassemia, ambas as quais podem ocorrer devido a polimorfismos patogênicos de nucleotídeo único.
No entanto, os editores de base só podem alterar purinas para purinas e pirimidinas para pirimidinas e são vulneráveis a também alterar os nucleotídeos vizinhos. Versões mais antigas da tecnologia podem ter efeitos fora do alvo em outras porções do DNA, acrescentou Liu, devido à atividade promíscua da enzima desaminase, que ajuda a converter nucleotídeos em outros nucleotídeos durante edição básica.
Os editores principais permitem que os pesquisadores substituam trechos de genes e executem uma gama diversificada de substituições, inserções e deleções, disse Liu. Eles são extremamente específicos, mas menos eficientes do que as outras tecnologias.
“Os editores principais são altamente versáteis”, disse Liu. “Os editores principais da geração atual podem basicamente substituir qualquer segmento de DNA até várias centenas de pares de bases por qualquer segmento de DNA [of the same length].” Por permitirem que os pesquisadores insiram longas sequências de DNA nas células, essas tecnologias podem ser usadas para tratar doenças como a Tay Sachs, causada por uma grande mutação de deleção.
O CRISPR-Cas9, a edição primária e a edição básica foram validados em modelos animais de doenças genéticas humanas, e o CRISPR-Cas9 e a edição básica já entraram em ensaios clínicos em humanos. Liu disse que espera que a tecnologia da Prime Medicine chegue à clínica no próximo ano.
O dilema da entrega
Musunuru disse que a entrega é a área onde a inovação é mais necessária. Muitos na Vivo as terapias visaram o olho e o fígado, principalmente devido à facilidade de entrega do vetor.
Uma vez que eles entram no sangue, os LNPs e outros vetores de entrega – incluindo vírus adeno-associados (AAVs) – são sugados pelo fígado, disse Lebwohl. Eles podem fornecer terapias genéticas com eficiência aos hepatócitos, mas outros órgãos se mostraram mais difíceis.
Os vetores virais podem ser modificados para atingir células específicas, mas são imunogênicos e potencialmente tóxico em altas doses, disse Liu. Recentemente, os cientistas começaram a projetar AAVs visando especificamente órgãos como os músculos, para que possam ser usados em doses mais baixas. Os pesquisadores também estão aprimorando as tecnologias não AAV, buscando maneiras de superar o barreira hematoencefalica e potencialmente atingir o cérebro.
Lebwohl disse que a Intellia espera passar para a Fase III com o NTLA-2002, mas a empresa ainda está nos estágios iniciais do recrutamento da Fase II, o que significa que pode levar anos até que a terapia seja aprovada. Se NTLA-2002 – e tratamentos baseados em CRISPR-Cas9 em geral – são bem tolerados a longo prazo requer estudos de acompanhamento, disse ele. “Estamos falando de cinco, seis, sete décadas de pacientes que não precisam de um medicamento se isso persistir a longo prazo.”
Embora ainda haja muito trabalho a ser feito, Liu disse que a aprovação pela FDA da primeira terapia de edição de genes CRISPR representaria um grande passo para a humanidade, pois significaria que os humanos têm voz em suas características genéticas e não são reféns de mutações.
Natalia Mesa é uma escritora freelance de ciência baseada em Seattle. Entre em contato com ela em natalia.mesa.v@gmail.com.