Nanopartículas levam edição genética de precisão ao fígado e corrigem doença metabólica em camundongos
Editar um gene diretamente no organismo não depende apenas de encontrar a sequência certa de DNA; a maquinaria de edição também precisa chegar às células desejadas, na proporção adequada e permanecer ativa pelo tempo necessário para realizar a alteração. Um estudo publicado na revista científica “Nature Nanotechnology” mostrou que nanopartículas lipídicas podem cumprir essa função para o “prime editing”, uma das técnicas mais versáteis desenvolvidas a partir do sistema CRISPR.
Na técnica de CRISPR-Cas9 convencional, a edição costuma começar com um corte das duas fitas do DNA. No entanto, o “prime editing” funciona de maneira diferente. Ele combina uma Cas9 modificada (variante da enzima bacteriana Cas9), capaz de cortar apenas uma das fitas, com uma transcriptase reversa e um RNA guia especializado (pegRNA). Além de direcionar o editor ao ponto correto do genoma, esse RNA contém a sequência que servirá de molde para a alteração. O sistema consegue, assim, realizar substituições de bases e pequenas inserções ou deleções sem provocar uma quebra completa da dupla fita. Porém, levar essa maquinaria toda até uma célula é um processo complexo. A estratégia utilizada no estudo depende da entrega coordenada de diferentes moléculas de RNA, entre elas o RNA mensageiro (mRNA) que codifica o “prime editor”, o pegRNA e um segundo RNA guia. Elas diferem em tamanho, estabilidade e função, o que torna sua incorporação em uma mesma formulação de nanopartículas lipídicas (LNPs) mais complexa do que a entrega de um único RNA. No sistema desenvolvido pelos pesquisadores, cada componente de RNA é encapsulado separadamente em nanopartículas lipídicas, que são misturadas antes da administração (Figura 1).
Em vez de modificar apenas as nanopartículas, a equipe liderada por David Liu, do Broad Institute de MIT e Harvard, otimizou o sistema como um conjunto ao comparar diferentes versões do “prime editor”, alterar a estrutura do pegRNA para aumentar sua estabilidade, ajustar a proporção entre os RNAs e aprimorar a qualidade das moléculas utilizadas na formulação.
Com essas mudanças, a eficiência de edição aumentou 63 vezes em relação à configuração inicial. Em camundongos, uma única dose contendo 2 mg de RNA por quilograma resultou na alteração desejada em cerca de 49% do DNA analisado no fígado. Com uma dose maior, o valor chegou a 53%. A edição concentrou-se principalmente nos hepatócitos e, nos tecidos examinados pelos pesquisadores, não foi detectada fora do fígado nas condições testadas.
O passo seguinte foi avaliar se editar o DNA em níveis tão altos poderia produzir uma mudança fisiológica relevante. Para isso, os pesquisadores utilizaram camundongos portadores da variante PAH R408W, associada à fenilcetonúria. Nessa doença, alterações no gene PAH reduzem a atividade da enzima responsável pelo metabolismo da fenilalanina. O aminoácido então se acumula no sangue e, em concentrações elevadas, pode causar efeitos neurotóxicos.
Nesse modelo, a melhor formulação corrigiu aproximadamente 15% do DNA genômico analisado no fígado após uma única administração. A proporção foi menor que a observada nos experimentos anteriores, mas suficiente para provocar uma resposta metabólica acentuada. Em três dias, a concentração de fenilalanina no sangue caiu cerca de 90% e permaneceu abaixo do limite adotado como referência terapêutica nos animais que receberam as formulações mais eficientes.
A forma de entrega também interfere no tempo durante o qual a maquinaria de edição permanece ativa. Como os RNAs transportados pelas LNPs são degradados após um período relativamente curto, as células deixam de produzir o editor. Nos experimentos realizados pelos autores, essa exposição transitória esteve associada a menos alterações fora do alvo do que estratégias em que a maquinaria de edição continua sendo produzida por períodos mais longos. Alguns animais apresentaram alterações temporárias em enzimas hepáticas, mas os valores posteriormente retornaram para níveis próximos aos observados nos controles.
Os resultados ainda estão distantes de representar um tratamento para pacientes. O trabalho é pré-clínico e foi realizado principalmente em camundongos; portanto, não permite concluir que a mesma formulação será segura, tolerável ou igualmente eficiente em humanos. No entanto, o estudo apresentou um avanço significativo ao desenvolver uma ferramenta de edição genética relativamente complexa, composta por diferentes moléculas de RNA, que conseguiu ser administrada de forma não viral, alcançar o fígado e corrigir uma mutação em quantidade suficiente para alterar o metabolismo dos animais. O próximo desafio é descobrir até que ponto essa eficiência pode ser reproduzida em modelos mais próximos da fisiologia humana e se sistemas semelhantes poderão alcançar outros tecidos além do fígado.
Se interessou sobre o assunto e gostaria de saber mais? Acesse o artigo original: Jiang, A. Y. et al. Efficient prime editing in vivo and in vitro using lipid nanoparticles. Nature Nanotechnology, 21, 1022–1035, 2026. DOI: 10.1038/s41565-026-02200-6.
