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Aug 23, 2023

Novo modelo de doença em camundongos imita melhor as características da FA em humanos: estudo

Modelo criado pela supressão adicional da proteína frataxina em modelo padrão de camundongo por Steve Bryson, PhD | 29 de agosto de 2023 Pesquisadores desenvolveram um novo modelo de rato com ataxia de Friedreich (FA) que

Modelo criado suprimindo ainda mais a proteína frataxina no modelo padrão de camundongo

por Steve Bryson, PhD | 29 de agosto de 2023

Os pesquisadores desenvolveram um novo modelo de rato com ataxia de Friedreich (AF) que captura o comprometimento da coordenação e da força muscular observados nos pacientes, relata um estudo.

O modelo foi criado pelo agravamento dos sintomas de um modelo padrão de camundongo, suprimindo ainda mais a produção da proteína frataxina, que é deficiente em pacientes com FA.

O estudo, “Encontrando um modelo de camundongo apropriado para estudar o impacto de um tratamento para a ataxia de Friedreich no fenótipo comportamental”, foi publicado na revista Genes.

A FA é causada por repetições excessivas de três blocos de construção de DNA (nucleotídeos), uma guanina (G) e duas adeninas (A), chamadas GAA, na sequência do gene FXN.

Normalmente, o GAA é repetido entre cinco e 68 vezes, mas em pacientes com FA, o GAA pode ser repetido de 66 a 1.700 vezes. Isto leva a uma deficiência na produção de frataxina, uma proteína essencial para o funcionamento das mitocôndrias produtoras de energia, e a sua perda tem um impacto grave no sistema nervoso e nos músculos.

Geralmente, mais repetições de GAA correspondem a uma idade mais jovem no início dos sintomas de FA, com sintomas mais graves e de progressão rápida.

São necessários modelos animais que reflitam com precisão as doenças humanas para compreender os mecanismos biológicos subjacentes e monitorar o efeito de possíveis terapias.

Modelos de camundongos com todo o gene FXN removido desenvolvem complicações graves e morrem muito cedo. A cepa YG8sR, que carrega uma versão humana do FXN com 300 repetições GAA, apresenta níveis mais baixos de frataxina, mas sintomas leves.

Recentemente, uma equipe de cientistas da Université Laval, no Canadá, caracterizou uma nova cepa de camundongos FA com 800 repetições GAA, chamada YG8-800, e mostrou que ela capturou muitas características de doenças, como disfunção neurológica e doenças cardíacas.

Agora, a equipe testou um modelo de camundongo FA derivado da cepa YG8sR, mas sua produção de frataxina foi ainda mais diminuída por pequenos RNAs em gancho (shRNA) projetados para diminuir a atividade do gene FXN. A cepa YG8-800 também foi incluída como comparação, assim como a Y47, uma cepa que abrigava o gene FXN humano, mas sem quaisquer defeitos genéticos relacionados à doença.

Em comparação com a cepa Y47, a concentração de frataxina nos tecidos dos camundongos YG8sR variou de 13% a 20%, e nos camundongos YG8-800, ficou entre 0,9% e 16,3%. Os camundongos YG8-800 também apresentaram peso corporal significativamente menor aos 5 e 8 meses do que os camundongos controle.

A função motora dos camundongos Y47 e YG8sR foi semelhante em muitos testes dos 2 aos 11 meses de idade. Enquanto os camundongos YG8sR apresentavam coordenação de movimento levemente prejudicada, os camundongos YG8-800 apresentavam problemas de coordenação mais graves.

A equipe projetou e testou quatro shRNAs em células e descobriu dois que suprimiam a produção de frataxina a uma concentração de 28% dos controles. Esses shRNAs foram então entregues a camundongos YG8sR usando um vírus inofensivo (AAV) por meio de infusão intravenosa (na veia).

Um shRNA, denominado shRNA3, piorou significativamente a coordenação dos camundongos YG8sR cinco semanas após a infusão de AAV, conforme indicado pelo maior tempo cruzando as vigas de equilíbrio com passos mais defeituosos. shRNA3 também reduziu significativamente a força muscular de YG8sR com menor tempo pendurado em uma grade invertida.

Quando comparados, 3-4 meses após a infusão, os camundongos YG8sR mais shRNA3 precisaram de uma média de 35 segundos para cruzar a trave de equilíbrio e cometer falhas de 12 pés. Isso foi mais grave do que os ratos YG8-800, com 20 segundos necessários para cruzar o feixe e sete falhas nas patas aos cinco meses.

A análise de tecidos encontrou uma redução de 60% nos níveis de RNA mensageiro (mRNA) de FXN, a molécula derivada do DNA que orienta a produção de frataxina, no fígado com shRNA3. O mRNA de FXN foi reduzido em 29,3% no cerebelo, uma região do cérebro importante para a coordenação de movimentos. Nenhum efeito foi observado no cérebro, a maior parte do cérebro.

Finalmente, a co-injeção de shRNA3 e uma codificação para frataxina reverteu os déficits de coordenação e melhorou a força muscular.