Impulsionar uma proteína chave do cérebro pode ajudar no tratamento da síndrome de Rett

“A síndrome de Rett é uma condição neurodesenvolvimental genética rara que causa regressão no desenvolvimento, tipicamente após 6 a 18 meses de crescimento normal, levando a graves comprometimentos nas habilidades motoras, na fala e na comunicação,” disse a autora correspondente, Dra. Huda Zoghbi, diretora do Duncan NRI, Professora de Serviço Distinto na Baylor e investigadora do Howard Hughes Medical Institute. “A desordem afeta principalmente meninas; aproximadamente 1 em cada 10.000 nascimentos vivos.”

Como as Mutações no MECP2 Afetam a Função Cerebral

A síndrome de Rett resulta de mutações de perda de função no gene MECP2. Este gene desempenha um papel crítico no cérebro porque regula a atividade de muitos outros genes envolvidos nos processos neurológicos. Quando o gene é alterado, a proteína MeCP2 resultante pode estar ausente ou não funcionar normalmente. Em alguns casos, formas mutantes de MeCP2 são produzidas em menores quantidades ou têm capacidade reduzida de se ligar ao DNA, o que é essencial para cumprir seu papel no controle da atividade gênica.

Experimentos em modelos murinos mostraram que os sintomas da síndrome de Rett podem ser revertidos em certas condições. Quando a proteína MeCP2 saudável é introduzida nos cérebros desses animais, seus sintomas melhoram. Os pesquisadores também descobriram que aumentar a quantidade de uma proteína MeCP2 mutante, mas parcialmente funcional, pode levar a melhorias na sobrevivência, movimentos e problemas respiratórios em camundongos.

“Isso é importante porque cerca de 65% dos pacientes com síndrome de Rett possuem MeCP2 parcialmente funcional que tem menor ligação ao DNA ou é menos abundante do que o normal,” afirmou a autora principal Harini Tirumala, estudante de mestrado em genética molecular e humana no laboratório de Zoghbi. “Trabalhando com modelos murinos e células derivadas de pacientes com síndrome de Rett, nosso estudo fornece uma prova de conceito de que aumentar os níveis de MeCP2 mutante em pacientes com a condição poderia oferecer benefícios terapêuticos.”

Compreendendo as Variantes da Proteína MECP2

Desenvolver tratamentos que ajustem os níveis de MeCP2 é um desafio porque o cérebro precisa que a proteína permaneça dentro de uma faixa estreita. Muito pouco MeCP2 leva à síndrome de Rett, enquanto quantidades excessivas causam outra desordem neurológica conhecida como MECP2 Duplication Syndrome. Encontrar o equilíbrio certo tem sido um grande obstáculo para o desenvolvimento de terapias.

“Sabíamos a partir de 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 forma útil de visualizar esse processo é pensar no gene como uma receita para construir a proteína. As instruções contêm quatro componentes: e1, e2, e3 e e4. Para fazer a proteína MeCP2 E1, as células combinam e1, e3 e e4. Para produzir MeCP2 E2, as células incluem 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 apresentando mutações na proteína E2. Apenas mutações que interrompem a proteína E1 causam a condição,” afirmou Tirumala. “Estudos em camundongos apoiam essa observação.”

“No total, sabíamos que MeCP2-E2 difere de MeCP2-E1 por um único ingrediente no gene, é menos abundante que 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 hipotetizar que induzir 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 desfechos 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 primeiramente removeram o segmento e2 do gene Mecp2 normal em camundongos e examinaram como isso afetou os níveis de proteína e a função neurológica. A alteração aumentou significativamente a produção de MeCP2.

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

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

“Ficamos empolgados ao ver que a remoção do ingrediente e2 aumentou a produção de MeCP2,” afirmou Tirumala. “Importante, 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 Abordagem Terapêutica Possível

Os pesquisadores também exploraram se um medicamento poderia ser utilizado para bloquear o segmento e2 e aumentar a produção de MeCP2.

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

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

Autores do Estudo e Financiamento

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 estavam afiliados à Baylor College of Medicine e ao Duncan NRI durante a pesquisa, embora alguns tenham se mudado para instituições como a Stanford University, University of Virginia e UT Southwestern Medical Center — Dallas.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (subvenções 5R01NS057819, P30 CA125123 e S10OD028591), pelo Howard Hughes Medical Institute, pelo Instituto Nacional de Transtornos Neurológicos e Stroke (F32NS122920), pelo Henry Engel Fund e pelo Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development (P50HD103555).