Avanços na Terapia Gênica Baseada em RNA: Controle de Splicing, Entrega por Nanopartículas e Plataforma de MicroRNA

Pesquisadores relataram novos avanços na terapia gênica baseada em RNA, incluindo uma pequena molécula clinicamente aprovada que controla com precisão a expressão gênica por meio da modulação do splicing de RNA, nanopartículas revestidas com proteínas para entrega gênica mais segura e uma plataforma derivada de microRNA para terapia oncológica multialvo. As abordagens abordam limitações-chave das terapias gênicas existentes, que vão do risco de alterações genômicas permanentes a respostas imunológicas e à necessidade de tratamento oncológico combinatório.

Em um estudo publicado na Nature Communications, os pesquisadores descreveram uma estratégia para regulação gênica precisa via modulação do splicing de RNA, utilizando uma pequena molécula clinicamente aprovada. A pequena molécula, já em uso clínico para indicações não relacionadas, pode ser reaproveitada para manipular os resultados do splicing ao se ligar a componentes específicos do complexo de spliceossomo. Essa ligação desloca o equilíbrio do splicing, promovendo a inclusão ou exclusão de éxons-alvo. Diferentemente das técnicas de edição gênica que alteram o código de DNA, essa abordagem centrada no RNA permite controle gênico reversível, ajustável e mais matizado, sem alterações genômicas permanentes. A variação da concentração e do tempo de exposição da pequena molécula permitiu respostas graduadas nos padrões de splicing, traduzindo-se em alterações dose-dependentes na produção de proteínas, confirmadas em múltiplos alvos gênicos e tipos celulares. Doenças genéticas causadas por defeitos de splicing, como atrofia muscular espinhal ou certas formas de fibrose cística, podem se beneficiar de uma modalidade que restaure padrões normais de splicing, e cânceres impulsionados por isoformas aberrantes de splicing poderiam ser sensibilizados ao tratamento por meio da troca seletiva de variantes de splicing. Experimentos com células derivadas de pacientes demonstraram resgate funcional dos fenótipos da doença após o tratamento, com restauração da função proteica normal. Análises transcriptômicas revelaram alto grau de especificidade, com mínimas alterações não intencionais de splicing além dos genes-alvo pretendidos, e estudos de exposição crônica indicaram que as células mantêm viabilidade e função normal.

Separadamente, cientistas da Universidade de Michigan foram pioneiros em um método para entregar terapias gênicas usando nanopartículas revestidas com proteínas. As nanopartículas utilizam albumina sérica como material de revestimento, substituindo as nanopartículas lipídicas à base de gordura comumente usadas em vacinas de mRNA e terapias gênicas, que têm sido associadas a inflamação e toxicidade hepática. A equipe modificou com sucesso múltiplos tipos de células humanas — incluindo células de câncer de fígado, renais e imunológicas — cultivadas in vitro, encapsulando DNA ou RNA mensageiro que codifica a proteína verde fluorescente (GFP) dentro das nanopartículas. O encapsulamento proteico protege a carga genética e aumenta a biocompatibilidade, potencialmente reduzindo respostas inflamatórias e danos ao fígado. As nanopartículas são fabricadas usando a tecnologia de jateamento eletro-hidrodinâmico (EHD), na qual uma solução de proteína e material genético é submetida a um campo elétrico de alta voltagem e, subsequentemente, revestida com polietilenoimina, um polímero com carga positiva que facilita a fuga endossômica. Ao contrário dos vetores virais, essas nanopartículas proteicas entregam instruções genéticas sem integrar os ácidos nucleicos ao genoma do hospedeiro, reduzindo o risco de mutagênese insercional. Como os efeitos genéticos são transitórios — o mRNA persiste por dias, enquanto a expressão do DNA plasmidial pode durar vários meses —, os protocolos podem envolver dosagens repetidas ou administrações de reforço. A equipe prevê a futura implantação de elementos de edição gênica CRISPR-Cas9 dentro dessas nanopartículas para alcançar modificações genômicas direcionadas e permanentes, potencialmente estabelecendo curas com administração única. Essa plataforma surge em meio a preocupações de que terapias virais aprovadas pela FDA, administradas sistemicamente, apresentam risco de provocar infecções e reações imunológicas perigosas, e de que vetores virais podem inadvertidamente induzir malignidades secundárias.

Em pesquisas sobre glioblastoma, os investigadores demonstraram uma plataforma de terapia gênica baseada em subprodutos acessórios derivados do processamento de microRNA. A plataforma é capaz de carregar múltiplos elementos funcionalmente diferentes, que se tornam biologicamente ativos após a clivagem da sequência primária onde são codificados. O único requisito para sua engenharia é a preservação dos sítios de clivagem da Drosha, o que permite a liberação adequada de cada componente ativo, oferecendo um arcabouço flexível do tipo plug-and-play para direcionamento múltiplo específico da doença. Como prova de princípio, a abordagem foi validada em vários modelos de glioblastoma, o câncer cerebral mais mortal em adultos, traduzindo-se em um efeito antitumoral altamente sinérgico. O trabalho representa a primeira vez que sequências acessórias que compõem o componente de arcabouço de um gene de microRNA são observadas persistindo após seu processamento, permitindo que a estrutura genética do microRNA seja revisitada como um veículo para introduzir uma combinação de pequenos ncRNAs diversos e polifuncionais nas células. O desenho também permite a clivagem de uma estrutura de aptâmero de tamanho adequado a partir de uma sequência mais longa dirigida pela RNA polimerase II, superando a limitação anterior de que os aptâmeros dependem da RNA polimerase III para expressão intracelular; os investigadores usaram um aptâmero contra p50 para demonstrar essa estratégia.