Células-tronco se tornam invisíveis ao sistema imunológico após edição com CRISPR
Técnica previne rejeição de transplantes em experimentos, um grande avanço para terapias com células-tronco
Cientistas da Universidade da Califórnia, em São Francisco (UCSF), usaram o sistema de edição de genes CRISPR-Cas9 para criar as primeiras células-tronco pluripotentes funcionalmente “invisíveis” ao sistema imunológico, uma façanha de engenharia biológica que, em estudos de laboratório, impediu a rejeição de transplantes de células-tronco. Como essas células-tronco “universais” podem ser fabricadas com mais eficiência do que as células-tronco feitas sob medida para cada paciente – a abordagem individualizada que dominou os esforços até agora – elas empurram a promessa da medicina regenerativa um passo mais próximo da realidade.
“Os cientistas geralmente enfatizam o potencial terapêutico das células-tronco pluripotentes, que podem amadurecer como qualquer tecido adulto, mas o sistema imunológico tem sido um grande impedimento para terapias com células-tronco seguras e eficazes”, disse Tobias Deuse, da UCSF, autor do novo estudo, publicado em 18 de fevereiro na revista Nature Biotechnology.
O sistema imunológico é implacável. Está programado para erradicar qualquer coisa que perceba como estrangeira, protegendo o corpo contra agentes infecciosos e outros invasores que poderiam causar estragos. Mas isso também significa que os órgãos, tecidos ou células transplantados são vistos como uma incursão estrangeira potencialmente perigosa, que invariavelmente provocam uma vigorosa resposta imune que leva à rejeição do transplante. Quando isso ocorre, diz-se que doador e receptor tem – no jargão médico – “histoincompatibilidade”.
“Podemos administrar medicamentos que suprimem a atividade imunológica e tornam a rejeição menos provável. Infelizmente, esses imunossupressores deixam os pacientes mais suscetíveis à infecção e ao câncer”, explicou a professora de cirurgia Sonja Schrepfer, autora sênior do estudo e diretora do Laboratório de Transplante e Imunobiologia das Células Estaminais da UCSF no momento do estudo.
No reino dos transplantes de células-tronco, os cientistas pensavam que o problema da rejeição foi resolvido por células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs), que são criadas a partir de células completamente maduras – como pele ou gordura – reprogramadas de forma a permitir para se desenvolver em qualquer uma das inúmeras células que compõem os tecidos e órgãos do corpo. Se as células derivadas de iPSCs fossem transplantadas para o mesmo paciente que doou as células originais, segundo o raciocínio, o corpo veria as células transplantadas como “eu” e não montaria um ataque imunológico.
Mas na prática, o uso clínico de iPSCs provou ser difícil. Por razões ainda não compreendidas, as células de muitos pacientes não são receptivas à reprogramação. Além disso, é caro e demorado produzir iPSCs para todos os pacientes que se beneficiariam da terapia com células-tronco.
“Há muitos problemas com a tecnologia iPSC, mas os maiores obstáculos são o controle de qualidade e a reprodutibilidade. Não sabemos o que torna algumas células passíveis de reprogramação, mas a maioria dos cientistas concorda que ela ainda não pode ser feita com segurança”, disse Deuse. “A maioria das abordagens para terapias individualizadas de CEPi foram abandonadas por causa disso.”
Deuse e Schrepfer questionaram se seria possível contornar esses desafios criando iPSCs “universais” que poderiam ser usados em qualquer paciente que precisasse delas. Em seu novo artigo, eles descrevem como, após alterar a atividade de apenas três genes foi alterada, as iPSCs foram capazes de evitar a rejeição quando tranplantadas para receptores com histocompatibilidade diferente e dotados de sistemas imunes totalmente funcionais.
“Esta é a primeira vez que alguém desenvolveu células que podem ser universalmente transplantadas e podem sobreviver em receptores imunocompetentes sem provocar uma resposta imunológica”, disse Deuse.
Os pesquisadores primeiro utilizaram o CRISPR para deletar dois genes que são essenciais para o funcionamento adequado de uma família de proteínas, conhecidas como complexo principal de histocompatibilidade (MHC) classes I e II. As proteínas do MHC situam-se na superfície de quase todas as células e exibem sinais moleculares que ajudam o sistema imunológico a distinguir um intruso de um nativo. Células desprovidas de genes MHC não apresentam esses sinais, então elas não são registradas como estrangeiras. No entanto, as células que estão faltando proteínas MHC tornam-se alvos de células imunes conhecidas como células natural killer (NK).
Trabalhando com Lewis Lanier – co-autor do estudo, presidente do Departamento de Microbiologia e Imunologia da UCSF e especialista nos sinais que ativam e inibem a atividade das células NK – a equipe de Schrepfer descobriu que a CD47, uma proteína da superfície celular que age como um sinal de “não me coma” contra células imunes chamadas macrófagos, também tem um forte efeito inibitório sobre as células NK.
Acreditando que a CD47 poderia ser a chave para o encerramento total da rejeição, os pesquisadores carregaram o gene para a proteína CD47 em um vírus, que entregou cópias extras do gene em células-tronco humanas e de camundongos, nas quais as proteínas do MHC haviam sido eliminadas.
A CD47 realmente provou ser a peça que faltava no quebra-cabeça. Quando os pesquisadores transplantaram suas células-tronco de camundongos triplamente modificadas em camundongos incompatíveis com sistemas imunológicos normais, eles não observaram rejeição. Eles então transplantaram células-tronco humanas da mesma forma para os chamados camundongos humanizados – ratos cujos sistemas imunológicos foram substituídos por componentes do sistema imunológico humano para imitar a imunidade humana – e mais uma vez não observaram rejeição.
Além disso, os pesquisadores derivaram vários tipos de células cardíacas humanas a partir dessas células-tronco de engenharia tripla, que foram novamente transplantadas em camundongos humanizados. As células cardíacas derivadas de células-tronco foram capazes de alcançar a sobrevivência a longo prazo e até mesmo começaram a formar vasos sangüíneos rudimentares e músculos cardíacos, levantando a possibilidade de que células-troncos triplas possam um dia ser usadas para reparar corações defeituosos.
“Nossa técnica resolve o problema da rejeição de células-tronco e tecidos derivados de células-tronco e representa um grande avanço para o campo de terapia com células-tronco”, disse Deuse. “Nossa técnica pode beneficiar uma gama mais ampla de pessoas com custos de produção muito menores do que qualquer abordagem individualizada. Nossas células precisam ser fabricadas apenas uma vez, e obtemos um produto que pode ser aplicado universalmente.”
UNIVERSIDADE DA CALIFÓRNIA – SÃO FRANCISCO