Fatores que influenciam a edição gênica com CRISPR/Cas9 : prevalência de anticorpos anti-SpCas9 e panorama de uso na América do Sul

Abstract

A edição gênica pelo sistema CRISPR/Cas9 é a ferramenta mais promissora para correção de doenças genéticas devido à sua simplicidade e precisão, principalmente quando comparada a outros métodos. Muitos recursos permitiram a rápida introdução desse sistema em laboratórios de pesquisa. Porém, como novas tecnologias são introduzidas em ritmos e propósitos diferentes em diversos países. No primeiro trabalho, realizamos uma revisão da literatura sobre o progresso da pesquisa usando o sistema CRISPR/Cas na América do Sul, com foco em aplicações relacionadas à saúde. O banco de dados PubMed foi utilizado para identificar artigos relevantes sobre edição de genes com CRISPR/Cas, enquanto as patentes foram pesquisadas no banco de dados Patentscope. Além disso, ClinicalTrials.gov foi usado para encontrar informações sobre ensaios clínicos ativos e de recrutamento. Foram encontrados 668 artigos não duplicados (extraídos do PubMed) e 225 patentes (nem todas relacionadas à saúde). Cento e noventa e dois artigos sobre aplicações do CRISPR/Cas na área da saúde foram analisados detalhadamente. Em 95 destes, mais de 50% dos autores eram filiados a instituições sul-americanas. Os estudos experimentais CRISPR/Cas visam diferentes doenças, especialmente câncer, distúrbios neurológicos e endócrinos. A maioria das patentes refere-se a pedidos genéricos, mas aquelas com indicações claras de doenças são para erros inatos do metabolismo, distúrbios oftalmológicos, hematológicos e imunológicos. Não foram encontrados ensaios clínicos envolvendo países sul-americanos. Embora as pesquisas sobre edição de genes na América do Sul estejam avançando, nossos dados mostram o baixo número de inovações nacionais protegidas por propriedade intelectual nesse campo. No entanto, como em todas tecnologias, existem desafios a serem superados. A Cas9 mais utilizada é derivada de Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes, duas espécies bacterianas que infectam a população humana, podendo ocorrer com maior frequência em pacientes propensos a doenças respiratórias, como os portadores de Mucopolissacaridoses (MPS). Essa imunidade existente pode diminuir a eficiência do tratamento ou levar a abordagens ex-vivo. O segundo trabalho busca entender a prevalência de anticorpos anti-SpCas9 em pacientes brasileiros com MPS tipo I e tipo II, para os quais estratégias de edição de genes estão sendo testadas em modelos animais. Foram coletadas amostras de plasma de doadores saudáveis (n = 90), pacientes com diagnóstico bioquímico de MPS I (n = 27) e MPS II (n = 37). Uma amostra de um paciente com infecção confirmada por S. pyogenes (n = 1) foi usada como controle positivo. O título de anticorpos foi determinado por ELISA e as amostras foram consideradas positivas se acima de três vezes o ponto de corte (valor obtido para a amostra positiva). A idade mediana dos doadores saudáveis foi de 38 anos (interquartil 27,5–46,25). Para MPS I foi de 3 anos (intervalo interquartil 1–6) e para MPS II 4 anos (intervalo interquartil 2–9,5). A prevalência de amostras positivas foi de 3,33% no grupo controle, 7,4% (MPS I) e 10,8% (MPS II) (p<0,05 entre grupo controle e MPS I e II). Nossos resultados mostraram uma prevalência significativamente maior de anticorpos contra SpCas9 em pacientes com MPS I e II em comparação com o grupo controle, sugerindo implicações importantes para futuros ensaios clínicos.

Gene editing by CRISPR/Cas9 system is the most promising tool for correcting genetic diseases because of its simplicity and precision, especially when compared to other methods. Many resources allowed the rapid introduction of this system into research laboratories. However, as new technologies are introduced at different paces and purposes in distinct countries. In our first study, we carried out a literature review on research progress using the CRISPR/Cas system in South America, focusing on health-related applications. The PubMed database was used to identify relevant articles about gene editing with CRISPR/Cas, whereas patents were searched in the Patentscope database. In addition, ClinicalTrials.gov was used to find information on active and recruiting clinical trials. A total of 668 non-duplicated articles (extracted from PubMed) and 225 patents (not all health- related) were found. One hundred ninety-two articles on health-related applications of CRISPR/Cas were analyzed in detail. In 95 out of these, more than 50% of the authors were affiliated with South American institutions. Experimental CRISPR/Cas studies target different diseases, particularly cancer, neurological, and endocrine disorders. Most patents refer to generic applications, but those with clear disease indications are for inborn errors of metabolism, ophthalmological, hematological, and immunological disorders. No clinical trials were found involving South American countries. Although research on gene editing in South America is advancing, our data show the low number of national innovations protected by intellectual property in this field. However, there are challenges to be overcome. The most used Cas9 is derived from Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes, both bacterial species that infect the human population at high frequencies. This number could be higher in patients prone to respiratory diseases, such as those with Mucopolysaccharidoses (MPS). This existing immunity could decrease treatment efficiency or lead to ex-vivo approaches. In the second study, we aimed to understand the prevalence of anti-SpCas9 antibodies in Brazilian patients with MPS type I and type II. Plasma samples from healthy donors (n = 90), patients with biochemical diagnosis of MPS I (n = 27) and MPS II (n = 37) were collected. A sample from a patient with confirmed S. pyogenes (n = 1) infection was used as positive control. Antibody titer was determined by ELISA and samples were considered positive if above three times the cutoff point (value obtained for the positive sample). The median age of healthy donors was 38 years (interquartile 27.5–46.25). For MPS I it was 3 years (interquartile range 1–6), and for MPS II 4 years (interquartile range 2–9.5). The prevalence of positive samples was 3.33% in the control group, 7.4% (MPS I) and 10.8% (MPS II) (p<0.05 between control and MPS type I and type II). Our results showed a significantly higher prevalence of antibodies against SpCas9 in patients with MPS I and II compared to the control group, suggesting important implications for future clinical trials.