La edición genética se muestra prometedora como herramienta para combatir los trastornos neurológicos en los bebés, según un estudio de la UNC
Fecha de publicación:COLINA DE LA CAPILLA – Los bebés que nacen con una copia materna defectuosa del gen UBE3A desarrollarán el síndrome de Angelman, un trastorno grave del desarrollo neurológico que no tiene cura y tiene tratamientos limitados. Ahora, por primera vez, los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC muestran que las técnicas de edición genética y terapia génica se pueden utilizar para restaurar UBE3A en cultivos de neuronas humanas y tratar déficits en un modelo animal del síndrome de Angelman.
Este trabajo, publicado en Naturaleza y dirigido por el autor principal Mark Zylka, PhD, Director del Centro de Neurociencia de la UNC y WR Kenan, Jr. Profesor Distinguido de Biología y Fisiología Celular, sienta las bases importantes para un tratamiento o cura duradero para esta enfermedad debilitante, así como una camino terapéutico a seguir para otros trastornos monogénicos.
"Nuestro estudio muestra cómo múltiples síntomas asociados con el síndrome de Angelman podrían tratarse con una terapia genética CRISPR-Cas9", dijo Zylka. "Y ahora estamos logrando esto con la ayuda de los médicos de UNC-Chapel Hill".
El síndrome de Angelman es causado por una deleción o mutación de la copia materna del gen que codifica la proteína ubiquitina ligasa E3A (UBE3A). La copia paterna de UBE3A normalmente se silencia en las neuronas, por lo que la pérdida de UBE3A da como resultado una ausencia total de la enzima UBE3A en la mayoría de las áreas del cerebro. Esto es crucial porque la enzima se dirige a las proteínas para su degradación, un proceso que mantiene el funcionamiento normal de las células cerebrales. Cuando ese proceso sale mal, el resultado es el síndrome de Angelman, un trastorno cerebral con síntomas que incluyen discapacidades intelectuales y del desarrollo graves, convulsiones y problemas con el habla, el equilibrio, el movimiento y el sueño.
“Activar la copia paterna de UBE3A Es una estrategia terapéutica atractiva porque podría revertir la deficiencia molecular subyacente de la enfermedad”, dijo Zylka. Sin embargo, el gen paterno es silenciado por una larga cadena de ARN, producida en la orientación antisentido para UBE3A, que bloquea la producción de la enzima a partir de la copia paterna del gen.
Los miembros del laboratorio Zylka, incluidos los becarios postdoctorales Justin Wolter, PhD, y Giulia Fragola, PhD, se propusieron idear una forma de utilizar CRISPR-Cas9 para restaurar la enzima UBE3A a niveles normales alterando el ARN antisentido. Los datos preliminares sobre cultivos celulares eran prometedores y Zylka recibió subvenciones de el NIH, el Fundación del síndrome de Angelmany la Fundación Simons para probar sus hallazgos en neuronas humanas y en un modelo de ratón de la enfermedad.
En el Naturaleza En el artículo, los coautores Wolter y Hanqian Mao, PhD, un postdoctorado en el laboratorio de Zylka, y colegas de la UNC describen el uso de una terapia genética con virus adenoasociados (AAV) para administrar la proteína Cas9 en todo el cerebro de ratones embrionarios que modelan el síndrome de Angelman. . Dado que UBE3A es esencial para el desarrollo normal del cerebro, el tratamiento temprano es crucial. Los investigadores descubrieron que el tratamiento embrionario y posnatal temprano rescató fenotipos físicos y conductuales que modelan los déficits centrales encontrados en los pacientes con síndrome de Angelman. Sorprendentemente, una única inyección neonatal de AAV no silenciada ube3a durante al menos 17 meses, y los datos sugieren que es probable que este efecto sea permanente. Los investigadores también demostraron que este enfoque era eficaz en neuronas humanas en cultivo.
"Quedamos impresionados cuando obtuvimos estos resultados", dijo Zylka. “Ningún otro tratamiento que se aplica actualmente para el síndrome de Angelman dura tanto tiempo ni trata tantos síntomas. Estoy seguro de que otros eventualmente reconocerán las ventajas de detectar la mutación que causa el síndrome de Angelman prenatalmente y tratarla poco después”.
Wolter añadió: “Los resultados del tratamiento temprano fueron muy prometedores. Desde que supimos que podíamos reducir la gravedad del síndrome de Angelman en ratones, ahora nos centramos en perfeccionar nuestro enfoque de manera que sea adecuado para su uso en humanos”.
Mientras trabaja para trasladar esta investigación a la clínica, el laboratorio Zylka colaborará con investigadores del Instituto de Carolina para las Discapacidades del Desarrollo (CIDD) para identificar síntomas en bebés que tienen la mutación genética que causa el síndrome de Angelman.
El laboratorio de Zylka está trabajando con investigadores del CIDD dirigidos por el director del CIDD, Joseph Piven, MD, para utilizar imágenes cerebrales y observaciones del comportamiento para identificar los síntomas asociados con el síndrome de Angelman en los bebés. Informes anecdóticos sugieren que estos bebés tienen dificultad para alimentarse y tono muscular reducido, pero estos y otros síntomas tempranos no se han caracterizado rigurosamente hasta la fecha.
"La idea es utilizar pruebas genéticas para identificar a los bebés que probablemente desarrollen el síndrome de Angelman, tratarlos prenatalmente o alrededor del momento del nacimiento, y luego utilizar estos primeros síntomas como criterios de valoración para evaluar la eficacia en un ensayo clínico", dijo Zylka. "Nuestros datos y los de otros grupos indican claramente que el tratamiento prenatal tiene el potencial de prevenir el desarrollo completo del síndrome de Angelman".
Como parte de la Naturaleza En el estudio, los investigadores también encontraron que el vector de terapia génica bloqueaba el ARN antisentido integrándose en el genoma en sitios cortados por CRISPR-Cas9. Esta llamada "trampa genética" podría aprovecharse para alterar otros genes y ARN largos no codificantes.
Zylka añadió: “Estamos increíblemente entusiasmados de seguir adelante con este trabajo con la esperanza de ayudar a los niños y las familias a superar esta condición debilitante. El apoyo de los NIH, la Fundación Simons y la Fundación del Síndrome de Angelman fue esencial para hacer avanzar este trabajo”.
Junto con Zylka, Wolter y Mao, los coautores del artículo de Nature son Giulia Fragola, PhD, postdoctorada en el laboratorio de Zylka en el momento de esta investigación; Jeremy Simon, PhD, profesor asociado de investigación; James Krantz, investigador asociado del laboratorio Zylka; Hannah Bazick, estudiante de posgrado del laboratorio Zylka; Baris Oztemiz, técnico de investigación del laboratorio Zylka; y Jason Stein, PhD, profesor asistente de genética y miembro del Centro de Neurociencia de la UNC; todo en UNC-Chapel Hill.
Esta investigación fue financiada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Simons, la Fundación del Síndrome de Angelman, el Instituto Eshelman para la Innovación y la Beca Postdoctoral Distinguida Pfizer-NCBiotech en Terapia Génica.
(C) UNC-CH
Fuente del artículo original: WRAL TechWire