O abordare inovatoare de editare a genomului ar putea fi cheia unei gestionări eficiente a greutății pe tot parcursul vieții

Un studiu publicat în Communications Medicine, realizat de cercetători de la Universitatea Osaka, propune o strategie terapeutică inovatoare: editarea genică in vivo pentru a induce secreția susținută a unui agonist de receptor GLP-1, capabil să prevină și să inverseze obezitatea indusă de dietă și prediabetul la șoarecii de laborator.

Editarea genică in vivo, în special cu sisteme precum CRISPR-Cas9, a fost până acum concentrată pe boli monogenice rare. Totuși, bolile cronice netransmisibile (inclusiv obezitatea) reprezintă peste 70% din decesele globale și nu beneficiază de terapii genice din cauza absenței unor ținte genetice clare. În paralel, medicamentele biologice, cum ar fi agoniștii receptorului GLP-1, oferă beneficii metabolice, dar necesită administrare repetată. Această limitare ar putea fi depășită prin generarea unui rezervor hepatic de secreție a unei versiuni optimizate de Exendin-4 (Exe4), codificată într-un locus hepatic sigur printr-o singură administrare de terapie genică.

Despre studiu

Strategie terapeutică și vectori utilizați

• Agonistul GLP-1 Exendin-4 a fost optimizat pentru secreție prin adăugarea unei secvențe semnal (NGF) și a unei regiuni clivabile de furină (FCS2).
• Genele optimizate au fost introduse într-un vector plasmidic pentru integrare în locusul Albumin (Alb) hepatic, utilizând metoda HITI (Homology-Independent Targeted Integration).
• Au fost dezvoltate nanoparticule lipidice (LNP) pentru livrarea plasmidelor codante pentru Cas9 și Exe4.

Modele experimentale

• Transfectarea in vitro a liniilor celulare Hepa1-6 și HepG2 pentru testarea secreției Exe4.
• Evaluarea bioactivității Exe4 secretat pe celule iGL prin testul GSIS (insulină secretată stimulată de glucoză).
• Testare in vivo pe șoareci Balb/c și șoareci obezogeni prin dietă bogată în grăsimi (DIO), urmărind parametri metabolici și expresia genică pe termen lung (28 săptămâni).

Rezultate

Secreție Exe4 activă și susținută

• Plasmidele optimizate NGF-FCS2-Exe4 au determinat secreția eficientă de Exe4 în medii celulare, fără pierdere de activitate biologică.
• Knock-in-ul în locusul Alb a condus la secreție stabilă și de lungă durată a Exe4 până la 28 de săptămâni după o singură injectare.
• Exprimate doar în ficat, fără efecte hepatotoxice măsurabile (AST, ALT, albumină normale).

Efecte anti-obezitate și anti-diabet în modelul DIO

• Șoarecii tratați cu plasmide scExe4 + Cas9 (Donor+Cas9) au avut o scădere cu 34% a greutății corporale și cu 29% a aportului alimentar comparativ cu cei tratați cu soluție salină.
• Testele GTT și ITT au indicat ameliorarea toleranței la glucoză și sensibilității la insulină în grupul Donor+Cas9, la niveluri comparabile cu șoarecii normali.
• Markerii de control glicemic (insulină și HbA1c) au fost menținuți în intervale normale pe parcursul celor 24 de săptămâni.

Siguranță genomică și specificitate

• Secvențierea amplicon și analiza 5′RACE au arătat rată scăzută de integrare off-target.
• Expresia Cas9 nu a fost detectată la 28 de săptămâni post-injectare, sugerând eliminarea acestuia după activitatea inițială.
• GLP-1 endogen nu a fost suprimat de secreția Exe4, indicând menținerea reglajului fiziologic al hormonilor incretinici.

Concluzii și implicații clinice

Studiul demonstrează pentru prima dată că editarea genică in vivo poate fi aplicată și în afecțiuni non-genetice, cum este obezitatea. Prin inducerea secreției hepatice de Exe4 dintr-o singură administrare, s-a obținut o reducere susținută a greutății și ameliorarea simptomelor prediabetice, fără reacții adverse notabile.

Comparativ cu terapiile GLP-1RA existente, această metodă oferă beneficii similare, dar cu o administrare unică, îmbunătățind complianța și reducând costurile. Această strategie ar putea fi extinsă pentru secreția altor proteine terapeutice, deschizând calea spre tratamente genetice personalizate pentru boli poligenice cronice precum diabetul de tip 2, bolile cardiovasculare sau cele inflamatorii.

Optimizările viitoare ar putea include utilizarea ARNm-urilor Cas9 pentru a evita integrarea ADN-ului plasmidic, precum și tehnologii de knock-in fără DSB (de exemplu, PASTE, dCas9-SSAP), sporind siguranța pentru aplicațiile clinice.