Identificada nova mutação genética por trás do glaucoma infantil

Geração de Thbs1^R1034C ratos. (UMA) A edição do gene CRISPR/Cas9 foi usada para gerar a mutação R1034C em murino Thbs1. O códon da sequência R1034 é conservado entre humanos e camundongos. (B) Estratégia para knockin mediado por nucleotídeo de DNA oligo de fita simples (mediado por ssODN) com CRISPR/Cas9. A mutagênese bem-sucedida gerou um local de digestão PuvII (seta preta) (C). Os mutantes foram confirmados pela presença de bandas de 242 e 211 pb após PCR e digestão com PuvII. (D) O sequenciamento de Sanger confirmou o F1 homozigoto versus ninhada WT de fundadores heterozigotos em C. O RNA purificado de mutantes homozigotos F1 também confirmou a mutação pontual. Crédito: Jornal de Investigação Clínica (2022). DOI: 10.1172/JCI156967

Uma equipe internacional de cientistas liderada por Mass Eye and Ear, membro do Mass General Brigham, e do Hospital Infantil de Boston, descobriu uma nova mutação genética que pode ser a causa raiz de casos graves de glaucoma infantil, uma condição devastadora que ocorre em famílias. e pode roubar a visão das crianças aos 3 anos de idade.

Por meio de tecnologia avançada de sequenciamento do genoma, os pesquisadores descobriram uma mutação no gene da trombospondina-1 (THBS1) em três famílias etnicamente e geograficamente diversas com histórias de glaucoma na infância. Os pesquisadores então confirmaram suas descobertas em um modelo de camundongo que possuía a mutação genética e passou a desenvolver sintomas de glaucoma impulsionados por um mecanismo de doença previamente desconhecido.

As novas descobertas, publicadas em 1º de dezembro no Jornal de Investigação Clínicapode levar a uma melhor triagem para glaucoma infantil e tratamentos mais precoces e direcionados para prevenir a perda de visão em crianças com a mutação, de acordo com os autores do estudo.

“Esta é uma descoberta muito empolgante para as famílias afetadas pelo glaucoma infantil”, disse Janey L. Wiggs, MD, Ph.D., chefe associada de pesquisa clínica em oftalmologia no Mass Eye and Ear e vice-presidente de pesquisa clínica em oftalmologia e Paul Austin Chandler Professor de Oftalmologia na Harvard Medical School.

“Com este novo conhecimento, podemos oferecer testes genéticos para identificar crianças em uma família que podem estar em risco de contrair a doença e iniciar a vigilância da doença e tratamentos convencionais mais cedo para preservar sua visão. No futuro, procuraremos desenvolver novas terapias para alvejar esta mutação genética.”

Principal causa de cegueira infantil

O glaucoma infantil, ou congênito, é uma doença rara, mas grave, que se manifesta em crianças desde o nascimento até os 3 anos de idade. Apesar de sua raridade, o glaucoma infantil é responsável por 5% dos casos de cegueira infantil em todo o mundo.

O glaucoma causa danos irreversíveis ao nervo óptico do olho, geralmente devido ao acúmulo de pressão dentro do olho (pressão intraocular ou PIO). Em adultos, esse dano pode ocorrer ao longo do tempo sem sintomas, razão pela qual a doença é frequentemente chamada de “ladrão furtivo da visão”.

Crianças e bebês com glaucoma infantil, no entanto, podem nascer com doença grave e perda de visão ou perder a visão mais tarde na infância devido à PIO elevada. Esse aumento de pressão não apenas danifica o nervo óptico, mas também pode afetar outras estruturas do olho de uma criança, como a córnea. Crianças com glaucoma infantil geralmente requerem cirurgias já nos primeiros três a seis meses de vida, seguidas por várias outras operações durante a infância.

Com o glaucoma infantil, geralmente há um forte componente hereditário, muitas vezes com vários membros de uma família afetados pela doença. De acordo com o Dr. Wiggs, ao compreender melhor os genes envolvidos, o teste genético pode dar às famílias afetadas tranqüilidade para saber se seu filho pode estar em risco de desenvolver a doença.

Desvendando as bases genéticas da doença

Durante décadas, os pesquisadores se voltaram para a genética para entender melhor a causa do glaucoma. Quando o Dr. Wiggs iniciou essa linha de pesquisa, 30 anos atrás, os cientistas só conseguiam identificar regiões do genoma afetadas pelo glaucoma.

Graças aos avanços na tecnologia genômica, os pesquisadores ganharam a capacidade de revisar a composição genética completa de indivíduos com e sem glaucoma para determinar quais mutações genéticas desempenhar um papel na doença. A pesquisa liderada pelo Dr. Wiggs em 2021 usou um conjunto de dados de mais de 34.000 adultos com glaucoma para identificar 127 genes associados à doença.

Para estudar melhor as mutações genéticas no glaucoma infantil, a Dra. Wiggs e sua equipe Mass Eye and Ear primeiro analisaram as sequências de exoma de uma família americana de ascendência europeia-caucasiana que havia feito parte de um projeto de pesquisa anterior e encontrou uma variante surpreendente e nova na trombospondina-1, uma proteína bem conhecida no corpo envolvida em uma série de processos biológicos importantes, como a formação de novos vasos (angiogênese) e tecidos.

Este gene mutante não foi encontrado em pessoas sem glaucoma infantil, nem em grandes bancos de dados genéticos populacionais. O aminoácido alterado pela mutação foi conservado evolutivamente, indicando um papel importante na função da proteína. Esta descoberta levou o Dr. Wiggs a entrar em contato com colegas da Flinders University, na Austrália, para ver se eles tinham alguma família de glaucoma infantil com mutações de trombospondina.

Surpreendentemente, eles encontraram duas famílias com alteração no mesmo aminoácido: uma de ascendência mista de europeus e indianos e uma família sudanesa originária da África.

“O que foi realmente impressionante sobre essa descoberta é que todas essas famílias possuíam essa variante genética e não era possível que fossem relacionadas porque eram de origens tão diversas”, disse o Dr. Wiggs. “Isso significava que havia algo realmente importante sobre essa mutação.”

Para testar ainda mais essa hipótese, os pesquisadores colaboraram com Robert J. D’Amato, MD, Ph.D., o Judah Folkman Chair em Cirurgia no Programa de Biologia Vascular no Boston Children’s Hospital, e um professor de Oftalmologia na Harvard Medical School. A equipe do Dr. D’Amato desenvolveu um modelo de rato com a mutação THBS1 e descobriu que o camundongo também apresentava características de glaucoma.

“A trombospondina-1 é bem conhecida como um potente inibidor do crescimento dos vasos sanguíneos, ou angiogênese”, disse o Dr. D’Amato, que estuda a angiogênese há mais de três décadas. “A princípio presumi que as mutações do THBS1 estavam interrompendo a formação dos vasos sanguíneos no olho, mas nossos modelos animais mostraram angiogênese normal. Percebemos que deve haver outro mecanismo.”

Especificamente, o laboratório de D’Amato mostrou que a mutação causava o acúmulo de proteínas anormais da trombospondina nas estruturas de drenagem intraocular do olho envolvidas na regulação da PIO, o que, por sua vez, levava a um acúmulo de pressão que danificava o nervo óptico e levava à perda de células ganglionares da retina, causando perda de visão.

Esta foi a primeira vez que os pesquisadores identificaram esse tipo de mecanismo da doença para causar o glaucoma infantil.

“Este trabalho destaca o poder das colaborações internacionais”, disse o co-autor do estudo Owen M. Siggs MD, DPhil, professor associado da Flinders University e do Garvan Institute of Medical Research na Austrália. “Existe uma diversidade genética tão incrível em todo o mundo, e comparar essas informações está se tornando cada vez mais crítico para descobertas como essa”.

Personalizando o cuidado para famílias com estudo futuro

O novo estudo tem implicações clínicas significativas, de acordo com os pesquisadores. Embora ainda haja mais trabalho antes de uma abordagem abrangente teste genético pode ser oferecido, cada gene encontrado apresenta outra oportunidade de poder identificar mutações causadoras nessas famílias por meio de triagem, segundo os autores.

Terapeuticamente, o conhecimento dessa mutação genética pode levar a tratamentos mais precoces com terapias convencionais. Por exemplo, se um bebê nasce com essa mutação, o oftalmologista pode informar melhor os pais sobre os riscos e desenvolver um plano de tratamento e monitoramento da doença apropriado.

A identificação desse novo mecanismo e gene na raiz do glaucoma infantil também pode levar a novas terapias que visam o acúmulo de proteínas anormais. Os pesquisadores também pretendem determinar se outras mutações THBS1 estão envolvidas na doença de início adulto, como glaucoma primário de ângulo aberto, ou formas mais leves da doença, se a mutação não for tão pronunciada.

Os pesquisadores também continuarão a procurar novos genes associados ao glaucoma infantil na esperança de um dia desenvolver uma triagem muito abrangente.

“Dr. Wiggs é um especialista internacional em genética de glaucoma e tem trabalhado incansavelmente para desvendar as contribuições genéticas para essas doenças que causam cegueira. Essas descobertas fornecem informações importantes sobre as causas da doença na infância glaucoma e oferecer a perspectiva de terapia direcionada”, disse Joan W. Miller, MD, presidente de oftalmologia no Mass Eye and Ear e Massachusetts General Hospital, oftalmologista-chefe do Brigham and Women’s Hospital e presidente de oftalmologia e do David Glendenning Cogan Professor de oftalmologia na Harvard Medical School.

“A colaboração é uma demonstração poderosa da força da pesquisa translacional de cabeceira para bancada, para descobrir a patogênese da doença e desenvolver terapias para pacientes”.