TG ex vivo para MPS

2.1 Transdução in vitro de células-tronco mesenquimais

Para inicialmente validar um protocolo de transdução de célula tronco mesenquimal

com vetor MLV contendo o gene IDUA, fibroblastos NIH 3T3 foram empregados como

controle de MOI e de nível de expressão obtida após seleção. Os níveis de IDUA

detectados nesse experimento (com baixa MOI) eram altamente desejáveis para a execução

do protocolo ex vivo com células oriundas do próprio animal MPSI. Como não seria

MLV, nós decidimos trabalhar com uma alta MOI (Tabela 1, p. 60) Esse racional

experimental procurava garantir um maior número de células transduzidas, diminuindo um

pouco a razão de células não-transformadas/células geneticamente modificadas. Dados da

literatura mostram que para transdução de células-tronco mesenquimais humanas isoladas

de medula óssea altas MOI são desejáveis (Van Damme et al., 2006).

Apesar dos baixos níveis de transdução obtidos com o vetor MLV GFP (Tabela 1,

p. 60), altos níveis de IDUA foram detectados nas culturas transduzidas com MLV IDUA,

inicialmente. A expressão do transgene, contudo, caiu drasticamente, para os dois vetores.

No caso do MLV GFP, não era mais possível detectar células GFP positivas na

microscopia de fluorescência 3-4 semanas após a transdução, enquanto que para o MLV

IDUA a atividade enzimática detectada foi muito inferior à inicial. Dados da literatura

mostram que quando o MLV é empregado na transdução de progenitores hematopoiéticos,

uma queda similar na expressão do GFP éi detectada (Mostoslavsky et al., 2005). Isso

representou uma redução de 40 a 0% de células GFP positivas, em 56 dias, quando o gene

estava sob atividade promotora do CMV. Em células humanas, MOI de 140 resultaram em

5,2% de células GFP positivas (Van Damme et al., 2006). A administração sistêmica de

um construto também baseado em MLV em modelo murino de MPSI apresentou uma

similar queda de expressão (Herati et al., 2008).

Ainda que esses níveis iniciais de IDUA fossem tão intensos a ponto de disparar a

cascata de degradação de GAG, questões remanescentes em relação à genotoxicidade desse

processo baseado em alta MOI levaram ao desenho de um segundo protocolo experimental.

Considerando que a manutenção das características das células progenitoras pudesse

depender de transdução com baixas MOI (Yoshimitsu et al., 2007), um protocolo

protamina como adjuvante e baixa MOI. Altos níveis de IDUA por um período maior de

tempo antes da queda de expressão do transgene foram detectados. Foram essas células,

transduzidas com baixa MOI e produtoras de altos níveis de IDUA sete dias após

transdução que nós injetamos nos camundongos MPSI (Tabela 1, p. 60). Os experimentos

com MLV GFP refletiram diretamente essa queda de MOI, uma vez que o percentual de

células GFP positivas foi inferior ao observado com altas MOI. Conforme dito

anteriormente, os níveis de IDUA não foram tão prejudicados – eram inferiores, mas ainda

dentro da faixa desejável de trabalho. Interessantemente, talvez questões adaptativas

relacionadas à produção da enzima nessas células oriundas do modelo murino de MPSI

tenham contribuído para essa intensidade de expressão de IDUA apesar dos níveis baixos

de transdução sugeridos pelos experimentos com MLV GFP ou da ausência de seleção das

células geneticamente modificadas (Di Natale et al., 2002).

2.1.1 Sulfato de protamina

O uso de sulfato de protamina para transdução de células-tronco mesenquimais

baseou-se em dois aspectos: o uso de polybrene havia sido deletério para a expansão de

células progenitoras, ao contrário da protamina (Flasshove et al., 1995) e boas taxas de

transdução em células progenitoras hematopoiéticas humanas de pacientes MPSI haviam

sido detectadas na presença desse adjuvante, apesar de não terem sido feitas comparações

diretas com o polybrene (Pan et al., 2004). Nós acreditamos que essa escolha favoreceu

também a execução do protocolo in vivo (próxima seção) e esse adjuvante foi mantido

como condição padrão para nossas transduções de células progenitoras. É importante

transdução de células-alvo, o que reforça a observação feita acima em relação à expansão

das células (Biffi and Naldini, 2005; Baum et al., 2006).

2.2 Protocolo ex vivo

A seleção da faixa de idade dos animais MPSI empregados no trabalho baseou-se

na comprovação de déficit já estabelecido e progressivo, conforme mostrado na literatura

(Reolon et al., 2006; Pan et al., 2008). Nosso foco experimental eram os animais adultos

com pelo menos dois níveis claros de neuropatologia – por isso 12 versus 25 semanas de

idade. A injeção intraventricular de CTM MPSI transduzidas com MLV IDUA nesses

animais levou a uma tendência de melhora locomotora e de redução de GAGs totais (artigo

1, p. 34). A redução intensa dos GAGs acumulados no cérebro corroborou nossa idéia de

que os altos níveis de IDUA produzidos pelas células injetadas foram suficientes para o

disparo da cascata de degradação dos mesmos. Assim como no caso das CTM MPSI

transduzidas, é melhora de função locomotora foi avaliada através de teste comportamental

de campo aberto de exposição única. Nos animais tratados, os deslocamentos vertical e

horizontal (avaliados através do número de rearings e de crossings internos e externos)

estavam aumentados, aproximando-se mais do fenótipo normal do que do animal MPSI.

O protocolo pré-clínico proposto, portanto, apresentou resultados positivos em

termos de redução de GAGs e de melhora da neuropatologia, que foi mais evidente nos

animais em fase mais avançada da doença. Essa observação nos levou a considerar a

hipótese de que talvez em fases mais iniciais da patologia um protocolo in vivo fosse mais

adequado, em vista da maior facilidade de transduzir as células-alvo e da menor

sinalização para retenção de células-tronco. À medida em que a doença progride, as

concomitante a uma maior dificuldade de transdução das células-alvo. Nessas condições, o

fornecimento de IDUA é altamente adaptativo, podendo desencadear a degradação dos

GAGs. Um esquema representativo dessa hipótese é apresentado na Figura I (p. 163).

Interessante, foi proposto que a inflamação aumenta os níveis de fusão das células

progenitoras de medula óssea injetadas in situ com as células de Purkinje no cérebro de

camundongos com dermatite ulcerativa e encefalite (Johansson et al., 2008; Singec and

Snyder, 2008). Talvez um processo semelhante pudesse ocorrer nos camundongos MPSI,

em função da ativação de microglia e inflamação já descritas (Ohmi et al., 2003). Apesar

de experimentos específicos relacionados a esse tema não terem sido feitos, sugere-se que

nos animais em fase avançada da neuropatologia essa inflamação poderia estar acentuada –

favorecendo o procedimento ex vivo baseado em CTM. Uma ferramenta de transferência

gênica que fornecesse expressão mais sustentável nas CTM e que permitisse enriquecer a

fração de células geneticamente modificadas se tornou altamente desejável para que esses

aspectos pudessem ser investigados mais detalhadamente no futuro.