Desenvolvimento de terapia para atrofia muscular espinhal: perspectivas para distrofias musculares e doenças neurodegenerativas, parte 11

Transferência genética de microdistrofina (µDys) baseada em AAV

As terapias causais para DMD idealmente deveriam restaurar a expressão da distrofina no músculo esquelético. Infelizmente, o gene completo da distrofina é muito grande para ser empacotado em uma partícula funcional de AAV.

A relação entre desnutrição e memória tem atraído muita atenção. O corpo humano precisa de uma variedade de vitaminas, minerais e energia para manter o corpo saudável e o cérebro funcionando bem. A desnutrição pode causar problemas como tonturas, fadiga, reação lenta e incapacidade de concentração, o que pode afetar a aprendizagem e a vida diária das pessoas.

O cérebro humano é um dos órgãos mais importantes do corpo humano e requer uma grande quantidade de energia e nutrientes para funcionar. Se o corpo não tiver vitaminas e minerais necessários, isso pode afetar o desenvolvimento do cérebro, levando à redução da inteligência e à perda de memória. Ao mesmo tempo, a desnutrição também pode prejudicar o funcionamento normal do sistema nervoso e afetar o pensamento e a concentração.

Portanto, bons hábitos alimentares são extremamente importantes para a saúde do cérebro. Os cientistas pesquisaram muitos nutrientes e alimentos que são bons para o cérebro, como óleo de peixe, nozes, amendoim, mirtilos, ovos, tomates e vegetais escuros. Esses alimentos podem aumentar a circulação sanguínea no cérebro e melhorar a memória e as habilidades de aprendizagem.

Em resumo, a desnutrição pode ter efeitos negativos nos nossos corpos e cérebros, por isso devemos concentrar-nos na nossa dieta para obter nutrientes e energia suficientes. Ao manter um estilo de vida saudável, podemos melhorar a nossa memória, melhorar as capacidades cognitivas e realizar todo o nosso potencial. Percebe-se que precisamos melhorar a memória, e a Cistanche deserticola pode melhorar significativamente a memória, pois a Cistanche deserticola também pode regular o equilíbrio dos neurotransmissores, como aumentar os níveis de acetilcolina e fatores de crescimento. Essas substâncias são muito importantes para a memória e o aprendizado. Além disso, a Cistanche deserticola também pode melhorar o fluxo sanguíneo e promover o fornecimento de oxigênio, o que pode garantir que o cérebro receba nutrientes e energia suficientes, melhorando assim a vitalidade e a resistência do cérebro.

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As estratégias atuais tentam contornar esse gargalo usando formas truncadas de distrofina com função residual suficiente para atenuação da doença [56]. Ensaios clínicos independentes de árvores, usando terapia genética com tais construções de microdistrofina, estão atualmente em andamento (resumidos em [52].

Os resultados iniciais de um desses ensaios clínicos em andamento com μDys mostraram que mais de 80% das fibras musculares eram positivas para microdistrofina, com expressão significativa de μDys em biópsias pós-tratamento (95,8% em comparação ao normal) (Sarepta Therapeutics anuncia resultados positivos atualizados de microdistrofina Ensaio para tratar pacientes com DMD. https://investorrelations.sarepta.com/news-releases/news-release-details/sarepta-therapeutics-announces-23rd-internationalcongress-world), e resumido por [75, 306 ].
Além disso, a terapia de longo prazo com μDys tem efeitos benéficos em um modelo canino[165]. MicroDys não contém todos os elementos funcionais da distrofina completa que são importantes para interações com outras proteínas para transmitir forças sobre a actina contrátil.

Para este propósito, novas variantes de μDys com domínios de bastonetes centrais modificados, que deverão exibir maior atividade de resgate celular, foram desenvolvidas [240, 241] e são atualmente testadas em ensaios clínicos [178].

Outra opção que é seguida atualmente é o uso de utrofina miniaturizada (μUtro), uma versão de utrofina otimizada por códon encurtado que difere em algumas interações proteína-proteína da distrofina. Previne patologias musculares e aparece de maneira não imunogênica em modelos de cães grandes. No entanto, não foi confirmado um efeito positivo no fenótipo da doença [280].

A superexpressão de b1,4-N-acetilgalactosaminiltransferase (GALGT2) é uma terceira possibilidade. O GALGT2 estimula a regulação positiva das principais proteínas de ligação ao citoesqueleto que podem atuar como substitutos da distrofina (43, 328).

Depois de demonstrar segurança em modelos pré-clínicos, esta terapia está agora a ser testada num ensaio de fase I/IIa para avaliar a sua segurança em humanos. (Ensaio clínico de transferência de genes para deliveryrAAVrh74.MCK. GALGT2 para Duchenne MuscularDystrophy-NCT03333590. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03333590 48).

Transferência do gene AAV na doença de Parkinson (DP)

A doença de Parkinson é uma doença degenerativa de longa duração que afeta múltiplos sistemas neuronais, em particular o sistema motor. Os sintomas mais comuns incluem tremores, rigidez, lentidão de movimentos combinada com dificuldades de locomoção.

À medida que a doença progride, sintomas não motores, como alterações cognitivas e comportamentais, também se tornam aparentes. Os sintomas motores são causados ​​pela degeneração dos neurônios dopaminérgicos na substância negra. A perda desses neurônios dopaminérgicos resulta na superexcitação do núcleo subtalâmico (STN), levando ao aumento da inibição do tálamo (203).

Assim, os pacientes de Parkinson sofrem de defeitos na iniciação do movimento. A estimulação cerebral profunda do núcleo subtalâmico aparece como uma opção terapêutica atraente porque a Levodopa [80] e outros tratamentos farmacológicos não podem interromper o processo degenerativo nesta doença. Assim, estratégias gênicas utilizando vetores AAV aparecem como uma opção para o tratamento da DP, também em combinação com estimulação cerebral profunda.

Atualmente, existem vários ensaios envolvendo DP e terapia genética listados em clinictrials.gov. A abordagem abrangente da terapia genética para a DP é preservar a produção de dopamina nas células neuronais que não são afetadas, para manter funcionalmente os circuitos dos gânglios da base.
Para este propósito, foi estabelecida a entrega intraparenquimatosa direta via administração guiada por ressonância magnética de AAV2 que codifica o cDNA para L-aminoácido descarboxilase aromática (VY-AADC01) [46].

Quinze indivíduos com DP moderadamente avançada e flutuações motoras refratárias a medicamentos receberam VY-AADC01. A administração guiada por ressonância magnética alcançou cobertura putaminal de 20-40% pelo aumento da atividade enzimática avaliada por PET e melhorias clínicas relacionadas à dose.

A redução simultânea da medicação antiparkinsoniana levou à redução dos sintomas de discinesia [46]. Uma estratégia semelhante é a entrega de AAV2-GAD (Glutamatdecarboxilase) guiada por ressonância magnética no STN para aumentar a inibição local de GABA e corrigir a hiperatividade patológica nesta estrutura cerebral. Ensaios de fase 1 e 2 foram realizados com entrega de AAV2-GAD via entrega aprimorada por convecção (CED) para o STN de pacientes com DP [146, 171].

Estes doentes apresentaram melhorias nos seus sintomas motores, mas não numa extensão que pudesse ser alcançada pela estimulação cerebral profunda do NST [171].

Abordagens de terapia gênica na doença de Alzheimer (DA)

Acredita-se que a geração do peptídeo amiloide (A) patológico seja o evento inicial no processo de DA. Como vários ensaios clínicos anteriores, incluindo imunoterapias para reduzir a carga com placas amilóides, falharam ou mostraram apenas efeitos menores [228], o FDA aprovou agora Aducanumab comercializado sob o nome Aduhelm™ como um anticorpo dirigido A.

Os efeitos desta terapia parecem ser menores do que o esperado, e isso chama a atenção para potenciais terapias genéticas que interferem na disfunção sináptica e na degeneração.

Os desafios técnicos para esta abordagem são semelhantes aos da DP. O parto intervencionista guiado por convecção por ressonância magnética não é exclusivamente relevante para o tratamento de pacientes com DP. Da mesma forma, os pacientes com DA podem se beneficiar da transferência de genes virais e desta abordagem técnica. Alguns desenvolvimentos terapêuticos concentram-se na proteína tau [49, 329]. A tau patológica no cérebro com DA é predominante num estado hiperfosforilado (ou seja, fosforilado em múltiplos locais dentro da proteína tau). Esta modificação pós-tradução corresponde à agregação de tau e à formação de emaranhados neurofibrilares (133).

Foi demonstrado que a transferência gênica mediada por AAV da tau quinase-p38 constitutivamente ativa reduz a demência relacionada à tau em modelos de camundongos com demência pré-clínica, mesmo quando defeitos cognitivos avançados estão presentes (136). Essa estratégia ainda não entrou na fase de ensaios clínicos para pacientes com DA. No entanto, isso pode se tornar viável, uma vez que a transferência genética viral do BDNF entrou na clínica.

Este ensaio baseia-se em estudos pré-clínicos que mostram que a administração de BDNF (através de expressão transgénica ou infusões) em modelos de roedores reverte a perda sináptica após o início da doença, correspondendo a uma melhor aprendizagem e desempenho cognitivo. O BDNF também preveniu a morte neuronal entorrinal induzida por lesão no modelo de primata. Em macacos idosos, o BDNF melhorou o desempenho em tarefas de discriminação visuoespacial que correspondem ao aumento do tamanho médio dos neurônios entorrinais (216). Com base nestes dados, um ensaio clínico de fase 1 foi iniciado em fevereiro de 2021.

Este estudo avalia os efeitos da injeção direta de AAV2-BDNF no cérebro de pacientes com DA ou com comprometimento cognitivo leve (MCI) (Scott LaFee, primeiro ensaio clínico humano para avaliar a terapia genética para a doença de Alzheimer, UC San Diego Central de Notícias, 18 de fevereiro de 2021).

Conclusões

A AME proximal na infância é uma doença geneticamente homogênea causada por SMN1 perdido ou mutado e modulada por cópias variáveis ​​de SMN2. Esta é uma condição ideal para identificar os defeitos celulares subjacentes e desenvolver estratégias terapêuticas que compensem a falta da proteína SMN, que é a chave para a fisiopatologia da AME. Extensas pesquisas sobre essa condição permitiram a introdução de terapias com oligonucleotídeos e moléculas que modulam o splicing do pré-mRNA.

Além disso, a terapia genética baseada em AAV entrou na fase clínica para o tratamento de doenças neurodegenerativas. Como a maioria dos casos de AME é diagnosticada precocemente e a terapia geralmente começa imediatamente após o diagnóstico, as reações imunológicas contra VAA são menos problemáticas em comparação com pacientes em idade avançada expostos a esses vírus durante a vida.

A experiência clínica com estas aplicações poderia ajudar a desenvolver e otimizar abordagens análogas além da SMA. Atualmente, o desenvolvimento de estratégias terapêuticas está em andamento e espera-se que faça a diferença no tratamento de outras doenças neurodegenerativas, como esclerose lateral amiotrófica, doença de Parkinson e doença de Alzheimer, bem como distrofias musculares.

Abreviações

3,4-DAP: 3,4-Diaminopiridina; 4-AP: 4-Aminopiridina; AAV: vírus adeno-associado; DA: doença de Alzheimer; ELA: Esclerose lateral amiotrófica; ASO:oligonucleotídeo anti-sentido; ATXN2: Ataxina 2; ATP: Trifosfato de adenosina; BBB:Barreira hematoencefálica; BDNF: fator neurotrófico derivado do cérebro; DMO: Distrofia Beckermuscular; pb: Pares de bases; CED: entrega melhorada por convecção; CHIP1: proteína EF-hand 1 semelhante à calcineurina; CHOP INTEND: Teste infantil de doenças neuromusculares no hospital infantil da Filadélfia; PAMC: Potencial de ação muscular composto; CNTF: Fator neurotrófico ciliar; LCR: líquido cefalorraquidiano; DMD: distrofia muscular de Duchenne; DPRs: proteínas repetitivas dipeptídicas homopoliméricas; DSB: Quebra dupla de fio; DSMA: Atrofia muscular espinhal distal; E: Dia embrionário; EAP: Programa de acesso expandido; EMA: Agência Europeia de Medicamentos; fALS: Esclerose lateral amiotrófica familiar; FDA: Administração de alimentos e medicamentos; GABA: ácido gama aminobutírico; GAD: Glutamato descarboxilase; GDNF: fator neurotrófico derivado de células gliais; GOF: Ganho de função; gRNA:RNA-guia; HFMSE: escala motora funcional de Hammersmith ampliada; hIGF-1:Complexado com rhIGFBP-3; HINE-2: exame neurológico infantil de Hammersmith-2; IGF1: Fator de crescimento semelhante à insulina 1; iPSC: Célula-tronco pluripotente induzida;ISS: Silenciador de emenda intrônica; JNKs: quinases C-Jun N-terminais; kb: Quilo base; LOF:Perda de função; LTFU: Acompanhamento de longo prazo; CCL: Comprometimento cognitivo leve; DMM: Degeneração macular microcistóide; RM: Ressonância Magnética; NCALD: Neurocalcina delta; JNM: junção neuromuscular; OLE: extensão de rótulo aberto; ORF: Quadro de leitura aberta; P: Dia pós-natal; DP: doença de Parkinson; PLS3: Plastina 3; PMO: Oligômero de fosforodiamidato morfolino; Ran: tradução não-AUG associada à repetição; RBP: proteína de ligação ao RNA; RULM: Módulo de Membro Superior Revisado; SALS: Esclerose lateral amiotrófica esporádica; scAAV: VAA autocomplementar; AME: Atrofia muscular espinhal; SMARD1: Atrofia muscular espinhal com dificuldade respiratória tipo 1; SMN: Neurônio Motor de Sobrevivência; SNP: Polimorfismo de nucleotídeo único; snRNP: Partícula ribonuclear nuclear pequena; SOD1: Superóxido dismutase 1; STN: Núcleo subtalâmico; TrkB: Quinase relacionada à tropomiosina.

Agradecimentos

Agradecemos ao Dr. Michael Briese pela reflexão crítica sobre o manuscrito.

Contribuições dos autores

SJ e MS conceberam e redigiram a revisão. LH contribuiu na concepção da revisão e na elaboração das figuras. LH usou a arte médica Servier para as ilustrações (https://smart.servier.com). Todos os autores leram e aprovaram o manuscrito final.

Financiamento

O trabalho no laboratório dos autores é apoiado pela Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Grants JA 1823/3-1, 2-1 para SJ e SE 697/6-1, 4-2, { {6}}, e 7-1 toMS, por meio de uma doação do Picoquant, do BMBF por meio da Rede CalsER e do apoio da Hermann e Lilly Schilling Stiftung im Stifterverband der Deutsche Wissenschaft e da Cure SMA (JAB1920) para SJ.

Disponibilidade de dados e materiais

Não aplicável.

Declarações

Aprovação ética e consentimento para participar

Não aplicável.

Consentimento para publicação

Não aplicável.

Interesses competitivos

Os autores declaram não haver interesses conflitantes.

Referências

1. Aartsma-Rus, A., Straub, V., Hemmings, R., Haas, M., Schlosser-Weber, G., Stoyanova-Beninska, V., Mercuri, E., Muntoni, F., Sepodes, B., Vroom, E., & Balabanov, P. (2017). Desenvolvimento de terapias de salto de exon para distrofia muscular de Duchenne: uma revisão crítica e uma perspectiva sobre as questões pendentes [Revisão]. Terapêutica de Ácido Nucleico, 27(5), 251–259.https://doi.org/10.1089/nat.2017.0682

2. Ahn, AH e Kunkel, LM (1993). A diversidade estrutural e funcional da distrofina. Genética Natural, 3(4), 283–291.https://doi.org/10.1038/ng0493-283

3. Al-Zaidy, SA e Mendell, JR (2019). Dos ensaios clínicos à prática clínica: Considerações práticas para a terapia de substituição genética na AME tipo 1. Neurologia Pediátrica, 100, 3–11.https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2019.06.007

4. Alami, NH, Smith, RB, Carrasco, MA, Williams, LA, Winborn, CS, Han, SSW, Kiskinis, E., Winborn, B., Freibaum, BD, Kanagaraj, A., Clare, AJ, Badders , NM, Bilican, B., Chaum, E., Chandran, S., Shaw, CE, Eggan, KC, Maniatis, T., & Taylor, JP (2014). O transporte axonal de grânulos de mRNA de TDP-43 é prejudicado por mutações causadoras de ELA [Research Support, NIH, Extramural Research Support, Non-US Gov't]. Neurônio, 81(3),536–543.https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.12.018

5. Alrafah, A., Karyka, E., Coldicott, I., Iremonger, K., Lewis, KE, Ning, K., & Azzouz, M. (2018). Plastin 3 promove o crescimento axonal do neurônio motor e estende a sobrevivência em um modelo de rato com atrofia muscular espinhal.Molecular Therapy-Methods & Clinical Development, 9, 81–89.https://doi.org/10.1016/j.omtm.2018.01.007

6. Andersen, PM, Forsgren, L., Binzer, M., Nilsson, P., Ala-Hurula, V., Keranen, ML, Bergmark, L., Saarinen, A., Haltia, T., Tarvainen, I. ., Kinnunen, E., Udd, B., & Marklund, SL (1996). Esclerose lateral autossômica recessiva de início adulto associada à homozigose para mutação Asp90Ala CuZn-superóxido dismutase. Um estudo clínico e genealógico de 36 pacientes [Apoio à Pesquisa, Governo Fora dos EUA]. Cérebro, 119 (Pt 4), 1153–1172.https://doi.org/10.1093/brain/119.4.1153

7. Andersen, PM, Nilsson, P., Ala Hurula, V., Keranen, ML, Tarvainen, I., Haltia, T., Nilsson, L., Binzer, M., Forsgren, L., & Marklund, SL (1995).Esclerose lateral amiotrófica associada à homozigosidade para uma mutação Asp90Ala na CuZn-superóxido dismutase. Genética da Natureza, 10,61–66.

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