Projetos de Pesquisa

 

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Vinicius de Toledo Ribas

Ciências Biológicas

Biotecnologia
  • terapia gênica neuroprotetora e regenerativa para distúrbios neurodegenerativos baseada na superexpressão de micrornas.
  • Danos ao sistema nervoso central (SNC) de mamíferos adultos, tais como lesões da espinal medula, acidente vascular encefálico ou doenças neurodegenerativas, levam, muitas vezes, a incapacidades permanentes e não podem ser eficazmente reparadas, atualmente, por nenhuma abordagem terapêutica. Por exemplo, o glaucoma, uma doença neurodegenerativa, é caracterizado pela degeneração dos axônios no nervo óptico e morte das células ganglionares da retina, levando a disfunção visual. O glaucoma é a principal causa de cegueira irreversível do mundo e não possui cura. A morte neuronal, degeneração axonal e, especialmente, a falha na regeneração dos axônios no SNC são amplamente responsáveis ​​por esses déficits permanentes. Portanto, a promoção da neuroproteção, ou seja, proteger os neurônios da morte celular e os axônios da degeneração, e, principalmente, a indução da regeneração axonal detém grande potencial terapêutico para distúrbios neurodegenerativos, sendo um dos principais desafios da neurociência. Para um neuroproteção e regeneração eficazes, é necessário que ocorra tanto um aumento quanto uma diminuição na expressão de vários genes diferentes. Essa regulação maciça da expressão gênica representa um grande desafio para promover o reparo do SNC. Uma estratégia interessante é a manipulação de moléculas envolvidas na regulação gênica, tais como os microRNAs, que podem levar a uma resposta mais eficiente e coordenada na expressão de genes associados à neuroproteção e regeneração. De fato, recentemente vários estudos manipularam moléculas reguladoras da expressão gênica, a fim de promover a neuroproteção e regeneração axonal. No entanto, os efeitos ainda são limitados, indicando que estudos adicionais são necessários para identificar melhores alvos capazes de conduzir um programa neuroprotetor e regenerativo completo. Além disso, abordagens envolvendo alvos terapêuticos únicos para distúrbios neurológicos não monogênicos, como o glaucoma e lesões traumáticas do SNC, falharam sistematicamente nos estágios iniciais da pesquisa translacional. Não obstante, é possível que a modulação combinatória de múltiplos alvos possa promover a recuperação funcional. Os microRNAs são uma classe de RNA não-codificadoras que funcionam como versáteis reguladores da expressão gênica no nível pós-transcricional, desempenhando papéis críticos como reguladores de inúmeras vias e processos biológicos. Os microRNAs exercem seus efeitos principalmente através de uma regulação negativa da expressão gênica, entretanto, eles podem também funcionar aumentando a expressão gênica por mecanismos diretos e indiretos. Diferentes estudos identificaram que microRNAs, como miR-17, miR-22, miR-26a e miR-146a, estão envolvidos na neuroproteção e regeneração do sistema nervoso. Apesar destes avanços, a biologia de microRNA na neurodegeneração e regeneração, especialmente no SNC, permanece pouco compreendida. O objetivo desse projeto é estabelecer uma prova de princípio para uma abordagem terapêutica para distúrbios neurodegenerativos do SNC, baseada em terapia gênica usando vetores de vírus adeno-associado recombinante (rAAV). Serão avaliados os efeitos da superexpressão dos microRNA miR-17, miR-22, miR-26a ou miR-146a, sozinhos ou em diferentes combinações, mediada por vetores de rAAV na neuroproteção e regeneração no SNC, usando modelos in vitro e in vivo. Os vetores de rAAV expressando miR-17, miR-22, miR-26a, miR-146a e os respectivos controles já foram produzidos para a maioria dos experimentos deste projeto e vetores adicionais serão produzidos ao longo da validade desta proposta de acordo com a demanda. Primeiramente, serão usadas culturas primárias de neurônios corticais para testar se a superexpressão dessas moléculas, isoladamente ou em combinação, induz crescimento e regeneração de neuritos, assim como promove a proteção e regeneração de axônios após axotomia, avaliada por imageamento em tempo real. Em seguida, será investigado se a superexpressão dessas moléculas promove neuroproteção e regeneração axonal robusta in vivo, usando o modelo de lesão do nervo óptico. Para isso, os vetores de rAAV serão injetados no vítreo de modo a transduzir as células ganglionares da retina. Então, será feita a lesão do nervo óptico e a sobrevivência neuronal, degeneração e regeneração axonal será avaliada por técnicas histológicas e ultraestruturais. A regeneração axonal será avaliada também no nervo óptico inteiro transparente por microscopia confocal. A recuperação funcional do sistema visual será avaliada através da atividade bioelétrica da retina, utilizando a técnica do eletrorretinograma e da análise da acuidade visual com emprego do sistema OptoMotry. Serão usadas também diferentes técnicas, como imunomarcações, microscopia confocal e eletrônica, PCR em tempo real e western blot, para investigar os mecanismos envolvidos nos efeitos observados. Nosso estudo visa obter uma melhor compreensão dos mecanismos relevantes envolvidos na neuroproteção e regeneração após danos ao SNC. Resultados positivos neste estudo podem fornecer uma nova estratégia para promover o reparo do SNC. Isso garantirá a continuidade dos experimentos em um modelo pré-clínico e pode levar ao desenvolvimento de uma estratégia de terapia gênica para distúrbios neurodegenerativos, em particular aqueles que afetam o nervo óptico. Além do mérito científico, essa proposta ajudará a implementar no Brasil a produção de vetores de rAAV para transferência gênica, uma tecnologia inovadora.
  • Universidade Federal de Minas Gerais - MG - Brasil
  • 18/02/2019-28/02/2022