Entrevistamos a Dra. Amusa Buminasan, da SENS Research Foundation na conferência Ending Age-Related Diseases 2019 , sobre sua pesquisa sobre terapia restauradora mitocondrial, o significado de experimentos com animais modelo e suas opiniões sobre o futuro da pesquisa em envelhecimento.
A Dra. Amusa Buminasan recebeu seu Mestrado e Doutorado em Bioquímica pela Universidade de Pune e pelo Laboratório Nacional de Química na Índia, respectivamente. Ela continuou pesquisando mitocôndrias na Universidade da Pensilvânia e na Universidade Rutgers nos Estados Unidos. Ela estudou em detalhes os mecanismos de fusão e divisão nas mitocôndrias, a biossíntese de aglomerados de ferro-enxofre e a entrega de proteínas às mitocôndrias como parte de seu estágio pós-doca na American Heart Association.Atualmente, a Amusa lidera o programa MitoSENS em Mountain View, Califórnia. Sua equipe de pesquisa estuda mutações no DNA mitocondrial (mtDNA) e desenvolve métodos para restaurar a funcionalidade perdida como resultado dessas mutações pela expressão alotópica de genes mitocondriais. Mutações hereditárias do mtDNA podem levar a doenças graves e debilitantes, como NARP, síndrome de Lei e MELAS.Usando suas tecnologias, a equipe MitoSENS já conseguiu expressar de maneira estável o gene ATP8 e espera repetir o sucesso de todos os 13 genes em um futuro próximo. Seu objetivo é desenvolver terapia genética segura e eficaz para o tratamento da disfunção mitocondrial.Entrevista
Thomas Warner Lehner : Sua equipe de pesquisa começou a desenvolver um método avançado para a expressão alotópica do mtDNA em 2015 e já mostrou resultados muito promissores. Que obstáculos à expressão alotópica esse novo método supera e o que, na sua opinião, isso significa para futuras pesquisas em animais modelo?Amusa Buminasan : O principal obstáculo que foi superado foi que pelo menos expressamos todos os 13 genes. Usamos uma abordagem única para fazer algumas correções sérias nos 13 genes, mas essa abordagem pode funcionar de maneira diferente para eles. Talvez tenhamos que redesenhar a abordagem indicada para cada gene por causa de suas características.Portanto, todos os 13 genes diferem em comprimento, hidrofobicidade e nos complexos a que se destinam. O principal obstáculo é o fator de hidrofobicidade. As proteínas cobrem a membrana mitocondrial interna em várias camadas, e você precisa obtê-las de fora. Essas 13 proteínas são sintetizadas em uma matriz e integram-se em seus complexos. Mas, com expressão alotópica, eles são sintetizados no citosol e devem passar por duas membranas e depois chegar ao lugar certo. A própria mitocôndria possui translocases (enzimas que catalisam a transferência de íons ou moléculas através das membranas) das membranas externa e interna, que funcionam de maneira diferente. Dependendo do destino, diferentes mecanismos estarão envolvidos.Devemos desenvolver as proteínas sequencialmente, uma após a outra, ou alterar cada uma delas para que elas reconheçam e se envolvam no caminho correto. Faremos correções gerais em todos os 13 genes e, além disso, faremos correções pessoais em cada um deles para torná-los funcionais. O primeiro passo é ver pelo menos o resultado - e este passo foi concluído.Thomas Warner Lehner : Quais critérios orientaram o MitoSENS ao escolher genes para trabalhar na expressão alotópica?Amusa Buminasan: Um dos obstáculos é verificar se nossa tecnologia realmente funciona e, para isso, precisamos de sistemas modelo. O motivo que nos permitiu mostrar que o ATP8 funciona é a presença de uma linhagem de pacientes com uma mutação grave que é zero para o ATP8. As mutações do MtDNA em humanos aparecem em níveis diferentes, mas é bastante incomum para um paciente a falta total de proteína. Este é um evento raro. Mas o DNA mitocondrial existe na heteroplasmia . A proporção de mitocôndrias mutantes e normais é um fator que determina o fenótipo da doença. Ou a doença é contida devido ao fato de que os mtDNAs normais suprimem o DNA mutante.Uma das razões pelas quais estávamos convencidos do funcionamento correto do ATP8 é que conseguimos obter uma linha celular zero e mostrar que a proteína exógena chega ao lugar certo e restaura muitas de suas funções. De fato, a linha de células correta está disponível para nós - um sucesso raro. Bem, por que não tirar proveito disso?Thomas Warner Lehner : Uma revisão publicada em abril deste ano por um grupo de cientistas chineses discutiu os benefícios do uso da mosca Drosophila como modelo para o estudo de mutações no mtDNA. Você pode explicar por que o grupo MitoSENS prefere conduzir suas pesquisas com ratos ao invés de moscas?Amusa Buminasan: Como aprendemos nesta conferência, as moscas, no nível bioquímico, garantem que certos métodos funcionem, mas você precisa de mamíferos mais altos para realizar ensaios clínicos em humanos. Novamente, aconteceu que temos um modelo de doença do mouse para o gene ATP8. Este é um modelo muito bom sem uma mutação zero; a proteína ainda está disponível, mas é uma proteína com baixa funcionalidade.Os sintomas da doença são leves, mas muito importantes. Eles são característicos para diabetes ou resistência à insulina. Do ponto de vista comportamental, os ratos não são resistentes ao estresse. Devido a isso, se o ATP8 alotópico funcionar e se pudermos sintetizá-lo no núcleo celular do mouse e restaurar suas funções, poderemos demonstrar facilmente que o estado do corpo voltou ao normal, tanto do ponto de vista bioquímico quanto comportamental. É por isso que preferimos o mouse como animal modelo.Thomas Warner Lehner : Por que o desenvolvimento e o uso do Mouse Maximally Modifiable são um passo significativo no desenvolvimento da terapia antienvelhecimento?Amusa Buminasan: Como você sabe, o SENS está financiando o mouse Maximally Modifiable. Atualmente, a terapia gênica é geralmente realizada com vetores de vírus adeno-associados, sendo sua terapia temporária. Mesmo agora, o Dr. Blasco confirmou isso. Há vantagens em que o efeito é temporário - parece enfraquecer com o tempo. Mas, no contexto da expressão alotópica, gostaríamos que o efeito fosse estável e permanente. Graças ao mouse Maximally Modifiable, podemos colocar genes inteiros no genoma. Usando vírus adeno-associados, você é limitado pela carga útil que pode contribuir para o genoma. E nosso objetivo é introduzir todos os 13 genes no genoma ao longo do tempo. Este é um nível alto, mas é exatamente isso que queremos alcançar.Para conseguir isso, criamos o mouse Maximally Modifiable para colocar pelo menos um gene nele. Queremos, no futuro, colocar outros genes em seu genoma para que sua transcrição e tradução sejam controladas da mesma maneira que outros genes mitocondriais localizados no núcleo. O mouse maximamente modificável é mais adequado para isso.Thomas Warner Lehner: Uma alternativa à expressão alotópica é a expressão xenotrópica de proteínas de outras espécies que funcionam de maneira semelhante. Um exemplo de expressão xenotrópica bem-sucedida foi mostrado na ascídia oxidase alternativa, que restaurou completamente a viabilidade de algumas Drosophila mutadas. Você poderia dizer quais são as vantagens da expressão alotópica em comparação com a expressão xenotrópica quando se trata do uso de terapia em seres humanos.Amusa Buminasan: Queremos que isso seja o mais humanizado possível. Esses genes são estranhos no genoma nuclear. Você já pode ter introduzido novos perfis imunológicos que esse gene alienígena gera. Agora, se você quiser usar a expressão xenotrópica, isso fará ainda mais alterações. Do ponto de vista dos testes, teremos que verificar todos os genes de outros organismos que caíram no núcleo. Podemos fazer essas mudanças, mas queremos que as mudanças sejam o mais humanizadas possível.Muitos desses genes, migrando para o núcleo durante a evolução, adquiriram várias mudanças que lhes permitiram se transformar. Em alguns animais, o complexo I funciona devido a apenas uma proteína, como o NDI1em fermento. Porém, em uma célula humana, para seu funcionamento, são necessárias 47 proteínas, 7 delas sintetizadas a partir do DNA mitocondrial e as 40 restantes no DNA nuclear.Você não deseja expressar uma proteína estranha (NDI1) e tente restaurar sua funcionalidade. Do ponto de vista puramente experimental, você pode fazer isso, mas usá-lo como terapia em pessoas não é uma boa idéia se você deseja manter a integridade de todo o complexo bioquímico. Nem consigo imaginar quais dificuldades podem surgir no processo. A terapia gênica é complexa em si mesma, e agora imagine a terapia gênica como algo semelhante a um gene de levedura.Thomas Warner Lehner : Que termos realistas para o surgimento da terapia humana você poderia citar?Amusa Buminasan: Na verdade, essa terapia já existe, mas para a versão transcodificada. Ou seja, já temos um precedente. Tudo o que precisamos fazer é mostrar que nossa versão é melhor e tem um melhor perfil imunológico. É por isso que queremos fazer isso em modelos animais - para mostrar o quanto é melhor. Não sei citar as datas - essa é uma pergunta muito difícil. Durante a conferência, alguém já me perguntou. Se os estudos em animais vão bem, então cinco anos. Não cinco anos antes da terapia humana, mas cinco anos para mostrar que o método é bastante bom, para iniciar o desenvolvimento da terapia humana com base nele.Thomas Warner Lehner: Existem vários fatores que favorecem o acúmulo de mutações no mtDNA ao longo do tempo. É necessário suplementar a expressão alotópica dos genes do mtDNA com outras terapias que reduzirão o número de mutações que surgem ao longo do tempo, a fim de observar um efeito notável no envelhecimento?Amusa Buminasan : Boa pergunta. Se você suplementar a expressão alotópica com o que você já possui, por exemplo, idebenona, elamipretida ou algo semelhante, isso será útil. Todos eles são antioxidantes e melhoram a função da fosforilação oxidativa .No entanto, trata-se de terapia gênica em pacientes; sua doença pode não contribuir para a adoção dessa terapia. Seu complexo bioquímico não é totalmente funcional, mas a terapia complementar afeta apenas parte da cascata, enquanto as mitocôndrias como um todo não funcionam como deveriam. Você pode corrigir a doença até um certo nível e somente depois aplicar a terapia genética para garantir que a terapia genética funcione.Em relação ao envelhecimento, a questão discutível é se as mutações do mtDNA são um fator importante no envelhecimento ou não. Nosso objetivo é ajudar os pacientes e, se possível, ir além.Thomas Warner Lehner : O que, na sua opinião, a pesquisa em biotecnologia antienvelhecimento é mais necessária agora para avançar o máximo possível nessa área nos próximos 10 anos?Amusa Buminasan : Acho que precisamos de bons biomarcadores. Isso é o que está faltando no campo. Todo mundo quer soluções rápidas. Existem várias áreas de pesquisa, e cada pesquisador considera importante o seu para o combate ao envelhecimento, mas não acho que estejam bem. Eu acho que o envelhecimento é mais como o colapso de todo o complexo ao longo do tempo. Portanto, precisamos de melhores marcadores e talvez um melhor entendimento do que significa ser saudável (na velhice). As pessoas não devem tolerar o fato de que, com a idade, envelhecerão e depois morrerão. Talvez seja necessário chamar a atenção do público para o problema, para que as pessoas entendam que é normal desejar e ser saudável ao longo da vida.Thomas Warner Lehner : Que pergunta, dentre as que você nunca foi questionada antes, gostaria de ouvir dos jornalistas?Amusa Buminasan : Essa é uma pergunta inesperadamente difícil. Eu não posso responder agora. No entanto, quero dizer algo sobre o MitoMouse . Em nome do MitoTeam da SENS, quero agradecer à LEAF por sua ajuda.ReferênciasPfanner, N., Warscheid, B., Wiedemann N. (2019). Mitochondrial proteins: from biogenesis to functional networks. Nature Reviews: Mol Cell Bio, 20, 267-284.
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Traduzido por Vladislav Genzhera, Voluntários SENS