Doenças raras: rumo a terapias direcionadas graças à análise 3D de lisossomos

Uma técnica desenvolvida pelo CNR (Conselho Nacional de Pesquisa) e pelo TIGEM (Instituto Telethon de Genética e Medicina) tornou possível, pela primeira vez, realizar análises quantitativas tridimensionais, sem marcadores fluorescentes, de lisossomos, órgãos celulares implicados em mais de 60 tipos de doenças genéticas raras. A pesquisa, publicada na revista ACS Nano, proporciona uma compreensão mais aprofundada das alterações subjacentes às doenças de depósito lisossomal. Uma equipe conjunta do Instituto de Ciências Aplicadas e Sistemas Inteligentes do Conselho Nacional de Pesquisa (CNR-ISASI) em Nápoles e do Instituto Telethon de Genética e Medicina (TIGEM) em Pozzuoli desenvolveu uma nova abordagem para a observação quantitativa, tridimensional e sem fluorescência de lisossomos em células vivas em suspensão.

Esses órgãos celulares — normalmente responsáveis ​​pelos processos digestivos que ocorrem dentro das células — estão envolvidos em mais de 60 tipos de doenças genéticas raras, também conhecidas como doenças de depósito lisossomal (DAL). Trata-se de um grupo de condições raras causadas por defeitos enzimáticos ou proteicos nos lisossomos, com consequências graves para órgãos e tecidos, particularmente o sistema nervoso central. O diagnóstico e o monitoramento da eficácia terapêutica são atualmente dificultados pela falta de ferramentas que permitam a análise funcional dos lisossomos em células vivas.

Os pesquisadores, de acordo com um comunicado à imprensa, se concentraram especificamente na doença de Niemann-Pick tipo C, também causada pela ausência ou mau funcionamento de uma enzima nos lisossomos. Essa doença, atualmente incurável, causa alterações metabólicas graves, frequentemente fatais. A técnica desenvolvida tornou possível, pela primeira vez, analisar alterações morfológicas e espaciais dos lisossomos em modelos celulares dessa doença, conforme descrito no estudo publicado na revista ACS Nano.

"Utilizamos a técnica de tomografia computadorizada holográfica (HTFC) como plataforma para identificar doenças de depósito lisossomal (DAL), especificamente a doença de Niemann-Pick tipo C1 (NPC1), demonstrando sua eficácia", explica Diego Medina, pesquisador principal da pesquisa no TIGEM. "Essa abordagem inovadora pode revolucionar o estudo das doenças de depósito lisossomal (DAL). Pela primeira vez, ela nos permite medir parâmetros biofísicos dos lisossomos — como densidade e volume — e detectar como, em condições patológicas, o acúmulo de moléculas altera as propriedades físicas dessa organela. O estudo também demonstra que esses parâmetros podem ser usados ​​para analisar mecanismos patológicos, progressão da doença e resposta a medicamentos. No caso da doença de Niemann-Pick tipo C1 (NPC1), demonstramos que a correção da localização dos lisossomos pode resolver o acúmulo característico de colesterol."

"Esta tecnologia", acrescenta Daniele Pirone, pesquisador do CNR-ISASI e autor do estudo, juntamente com Pasquale Memmolo e Lisa Miccio, pesquisadores do CNR-ISASI, "nos permite, pela primeira vez, obter informações tridimensionais, quantitativas e sem marcadores em células vivas em suspensão da doença de Niemann-Pick tipo C, um contexto muito mais próximo do ambiente clínico do que as células aderentes tradicionalmente utilizadas em microscópio". A técnica HTFC foi utilizada para obter tomografias de alta informação baseadas no índice de refração, sem a necessidade de colorações químicas ou preparações complexas. Isso nos permitiu analisar milhares de células em suspensão, identificando biomarcadores morfométricos 3D que distinguem com segurança células saudáveis ​​daquelas afetadas pela NPC1, e monitorar os efeitos de intervenções farmacológicas e genéticas. Isso possibilitou a medição precisa das alterações na posição e na morfologia dos lisossomos, abrindo caminho para novos biomarcadores para doenças de depósito lisossomal.

O estudo, afirma o comunicado à imprensa, representa um importante avanço rumo ao uso de tecnologias sem rótulos no diagnóstico clínico de LSD. Os próximos objetivos serão a validação em células derivadas de pacientes (fibroblastos e células sanguíneas) e o aprimoramento da resolução espacial para identificar lisossomos individuais, aproximando assim a HTFC das capacidades da microscopia de alta resolução, mas com as vantagens da análise estatística em larga escala.

"A integração da citometria holográfica na pesquisa translacional", conclui Pietro Ferraro, Diretor de Pesquisa e Pesquisador Principal do CNR-ISAS, "é um passo fundamental rumo a aplicações clínicas concretas. O potencial dessa técnica como ferramenta de triagem diagnóstica e terapêutica é enorme, e os resultados obtidos nos incentivam a continuar validando-a em células de pacientes."