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A pesquisa abre a possibilidade de desenvolver a terapia genética da único-dose para arritmias herdadas

Os pesquisadores no hospital de crianças de Boston relatam a criação do primeiro modelo humano do tecido de uma arritmia herdada do coração, replicating dois ritmos anormais do coração dos pacientes em um prato, e suprimindo então a arritmia com a terapia genética em um modelo do rato. Seu trabalho, publicado em dois papéis na introdução da cópia do 30 de julho da circulação do jornal, abre a possibilidade de desenvolver tratamentos da terapia genética da único-dose para arritmias herdadas, e umas arritmias talvez mais comuns tais como a fibrilação atrial.

Nossa esperança é dar a terapia genética em uma única dose que trabalhe indefinidamente. Nosso trabalho fornece o prova--conceito para que uma estratégia translatable da terapia genética trate uma arritmia cardíaca herdada.”

Vassilios Bezzerides, DM, PhD, atendendo ao cardiologista no programa herdado das arritmias cardíacas no hospital de crianças de Boston

Os dois estudos focalizaram no tachycardia ventricular polimorfo catecholaminergic (CPVT), em uma causa de morte súbita principal nas crianças e em adultos novos. A arritmia é provocada tipicamente pelo exercício ou pelo esforço emocional, e torna-se primeiramente aparente em uma idade média de 12, frequentemente como uma perda de consciência repentina.

O tratamento actual consiste em drogas tais como betablocantes e flecainide, cirurgia para desligar os nervos que inervam o lado esquerdo do coração, de um cardioverter-desfibrilador implantado (que podem conduzir às complicações risco de vida em CPVT), e simplesmente tendo o exercício das crianças o menos possível.

Os “tratamentos para CPVT são actualmente consideravelmente inadequados: 25 a 30 por cento dos pacientes terão arritmias risco de vida periódicas apesar do tratamento,” diz Bezzerides.

Tecido arrítmico de construção

Um estudo, publicado em linha pela circulação 17 de julho, tecido usado projectou modelos para investigar como CPVT trabalha a nível celular e molecular. Foi conduzido por William T. Plutônio, DM, do hospital de crianças de Boston e do jogo Parker, PhD de Kevin, de crianças de Boston e de escola de Harvard da engenharia, das artes, e das ciências (MARES).

Trabalhando com as arritmias cardíacas herdadas programe, conduzido por Dominic Abrams, DM, MBA, as amostras de sangue obtidas pesquisadores de dois pacientes no hospital de crianças que teve CPVT causado por mutações separadas em RYR2, o gene de Boston ligado à maioria de casos de CPVT. RYR2 codifica um canal que permita pilhas de liberar o cálcio -- a primeira etapa em iniciar uma contracção de coração.

Os cientistas reprogrammed então os glóbulos dos pacientes para transformar-se células estaminais pluripotent induzidas (iPS), capazes de fazer virtualmente todos os tipos da pilha. Destes, fizeram os cardiomyocytes (pilhas de músculo do coração) que levam as mutações de CPVT e usaram-nas para construir modelos do tecido do coração-músculo.

“As pilhas foram semeadas em uma superfície projetada de modo que alinhassem em um sentido específico similar a como o músculo de coração é organizado,” explicassem o plutônio, que é director da pesquisa cardiovascular básica e Translational em crianças de Boston. “As pilhas têm bater muito anormal individualmente, mas após o conjunto no tecido, batem junto, melhor modelando a doença real. É por isso os modelos do tecido-nível são importantes.”

Teste do exercício em um prato

Usando um sistema optogenetic assim chamado, a equipe aplicou então a luz azul a uma extremidade do tecido para activar as pilhas. Isto criou um impulso que se movesse ao longo da folha das pilhas para produzir uma contracção. Usando este sistema, criaram do “um teste exercício em um prato.” Para simular o exercício, adicionaram o isoproterenol da droga (similar à adrenalina da hormona de esforço) e aplicaram a luz infra-vermelha para iniciar umas pulsação do coração mais rápidas.

Este teste ajudado a revelar os mecanismos subjacentes de CPVT. Quando saudável o tecido do coração submeteu-se ao teste do exercício, cálcio movido através do tecido mesmo em ondas. Mas nos modelos do tecido feitos dos pacientes com CPVT, as ondas do cálcio moveram-se em velocidades de variação, e em algumas partes do tecido de forma alguma, tendo por resultado um movimento circular anormal conhecido como a reentrada -- bem como o que acontece na vida real.

“Quando nós passeamos as pilhas mais rapidamente, o tecido de CPVT sustentou arritmias reentrantes, visto que o tecido normal poderia o segurar multa,” diz o plutônio.

Para compreender como o esforço faz pacientes de CPVT vulneráveis às arritmias risco de vida, o plutônio, Parker, e os colegas identificaram as moléculas da sinalização que são activadas pela adrenalina, e drogas e o genoma CRISPR/Cas9 então usados editando para inibi-los ou alterar selectivamente.

Com esta estratégia, encontraram que no tecido saudável do coração, uma enzima chamada quinase de Came (CaMKII) altera quimicamente RYR2, provocando as pilhas do coração-músculo para liberar mais cálcio. Em pilhas de CPVT, esta alteração combina com a mutação RYR2 herdada para causar níveis excessivos do cálcio nas pilhas, que precipita arritmias.

A “natureza projectou CaMKII como parte da resposta do luta-ou-vôo,” explica o plutônio. “Quando você fica animado, você libera mais cálcio assim que o coração pode bater mais rapidamente. Mas quando RYR2 é transformado, o canal é gotejante, assim que a pilha libera demasiado cálcio, que causa a arritmia.”

Quando os pesquisadores obstruíram a alteração de CaMKII, eliminaram as arritmias no modelo do tecido. Obtiveram o mesmo efeito quando obstruíram CaMKII próprio com o AIP do peptide, um inibidor poderoso e selectivo de CaMKII.

“O acoplamento da tecnologia e dos órgãos do iPS em microplaquetas oferece oportunidades novas para estudos na medicina da precisão e no benefício dos pacientes,” notas Parker. “Nossa visão é usar estas tecnologias para seleccionar pacientes com doenças raras para o registro do ensaio clínico. Replicating a doença do paciente in vitro, nós podemos testar terapias do candidato na doença do paciente e a segurança e a eficácia da medida, de modo que os pacientes adequados obtenham testados com a droga direita.”

CaMKII de inibição com terapia genética

Porque a enzima de CaMKII actua em muitos tecidos ao lado do coração -- e é exigido pelo cérebro para a formação da memória -- a equipe quis poder inibir especificamente CaMKII no coração. Em um estudo separado, publicado em linha pela circulação o 3 de junho, uma equipe conduzida por Bezzerides e o plutônio testaram uma aproximação da terapia genética em um modelo do rato de CPVT.

Projectaram um vírus especial que, injetado em ratos com CPVT, viajado selectivamente ao coração e ao AIP entregado. O teste mostrou que o AIP estêve expressado em aproximadamente 50 por cento de pilhas do coração, bastante para suprimir arritmias, mas expressado não significativamente nos tecidos do não-coração que incluem o cérebro.

Os pesquisadores planeiam agora refinar sua estratégia da terapia genética e testá-la em um grande modelo animal e eventualmente nos pacientes com o CPVT, provável em colaboração com outros centros médicos.

Uma aproximação geral à doença cardíaca?

Bezzerides e o plutônio acreditam que a terapia poderia ser eficaz para pacientes com o CPVT causado por uma variedade de mutações RYR2 (mais de 160 mutações foram relatadas). E acreditam que sua estratégia total de inibir CaMKII no coração poderia ajudar a tratar umas causas mais comuns da doença cardíaca.

“CaMKII não é necessário para a função normal do coração, mas torna-se ativado em muitos formulários da doença cardíaca,” diz o plutônio. “Em modelos do rato de muitos formulários da doença cardíaca, tais como a cardiomiopatia isquêmica, a fibrilação atrial, ou a cardiomiopatia hypertrophic, a activação crônica de CaMKII é prejudicial. É possível que nossa aproximação da terapia genética à inibição de CaMKII poderia melhorar resultados nestes outros tipos de doença cardíaca.”