Reversão do relógio epigenético: método promissor para regeneração de tecidos e órgãos saudáveis em condições adversas

Patente da Harvard College que se refere a ácidos nucleicos criados (como vetores de expressão) para codificar OCT4, KLF4, SOX2 ou qualquer combinação destes. Esses ácidos nucleicos podem ser usados para reprogramar células, reparar tecidos e órgãos, regenerar tecidos e órgãos, reverter o envelhecimento ou qualquer combinação dessas aplicações. A partente também descreve vírus recombinantes que carregam esses ácidos nucleicos, além de células e proteínas produzidas a partir desses ácidos nucleicos. Há menção de vários pedidos de patentes relacionados à biotecnologia e à nanotecnologia. A patente discute a importância da reprogramação celular para o tratamento de lesões e doenças, bem como para prevenir e reverter o envelhecimento. A patente menciona que a capacidade limitada de órgãos vitais para se regenerar e reparar é um grande obstáculo na medicina e que a reprogramação celular pode ajudar a superar essa limitação. O texto termina discutindo como a informação analógica do epigenoma é fundamental para o envelhecimento e como os fatores de Yamanaka podem reverter o relógio de metilação do DNA associado ao envelhecimento. A patente foi desenvolvida com financiamento do National Institutes of Health (NIH) dos EUA.

(...) reprogramar células, reparar tecidos e órgãos, regenerar tecidos e órgãos, reverter o envelhecimento (...)

A patente descreve as composições e métodos para reverter o processo de envelhecimento celular. Enquanto estudos anteriores sugeriam que o envelhecimento era causado principalmente pela perda de informação genética, as composições e métodos apresentados neste documento são baseados na descoberta surpreendente de que o envelhecimento é impulsionado principalmente pela perda de informações epigenéticas.

(...) envelhecimento é impulsionado principalmente pela perda de informações epigenéticas

Essas informações epigenéticas são covalentemente modificadas, tais como modificações de DNA, como 5-metilcitosina, hidroximetilcitosina, 5-formilcitosina e 5-carboxilcitosina, e metilação de adenina, e modificações em certas proteínas, como acetilação de lisina, metilação de lisina e arginina, fosforilação de serina e treonina, e ubiquitinação de lisina e sumoilização de proteínas histonas. O texto descreve como as células podem ser rejuvenescidas restaurando essas informações epigenéticas perdidas devido ao envelhecimento, lesão ou doença. Os autores sugerem que isso pode ser alcançado usando fatores de transcrição específicos, OCT4, SOX2 e KLF4, que não precisam de reprogramação completa da célula para funcionar. Os métodos descritos permitem uma reprogramação incompleta e não resultam em mudanças globais na desmetilação. O texto descreve as etapas específicas envolvidas no processo de rejuvenescimento das células.

Em algumas realizações, o vetor de expressão (por exemplo, vetor de expressão viral, incluindo vetores virais lentivirais, retrovirais, virais adeno-associados) contém um promotor induzível (por exemplo, um promotor que contém um elemento responsivo a tetraciclina (TRE) incluindo uma sequência TRE3G, uma sequência TRE2 ou uma sequência P tight), e o método envolve a administração de um agente indutor (por exemplo, um agente químico, um ácido nucleico (por exemplo, um ácido nucleico engenheirado) (por exemplo, ácido nucleico (por exemplo, um ácido nucleico engenheirado) codificando um agente indutor), uma proteína, luz ou temperatura). Em algumas realizações, um pH é usado para induzir a expressão de um ácido nucleico operavelmente ligado a um promotor.

Em certas realizações, um agente químico capaz de modular a atividade de um agente indutor é a tetraciclina (por exemplo, doxiciclina). Como exemplo não limitante, o transativador controlado por tetraciclina (tTA) é um agente indutor cuja atividade é inibida pela tetraciclina. Como exemplo não limitante, o transativador controlado por tetraciclina reverso (rtTA) é um agente indutor cuja atividade é ativada pela tetraciclina. O agente indutor (por exemplo, rtTA ou tTA) pode ser codificado por um quarto ácido nucleico (por exemplo, ácido nucleico engenheirado) que é administrado como ácido nucleico.

Em certas realizações, o agente indutor (por exemplo, um agente químico, um ácido nucleico (por exemplo, um ácido nucleico engenheirado) (por exemplo, um ácido nucleico que compreende RNA e/ou DNA codificando um agente indutor), uma proteína, luz, um pH específico ou temperatura) é introduzido simultaneamente com os ácidos nucleicos (por exemplo, ácidos nucleicos engenheirados) que codificam OCT4, SOX2 e KLF4.

Um promotor (por exemplo, promotor constitutivo, incluindo CAG e Ubc, ou um promotor induzível) pode ser operavelmente ligado ao ácido nucleico (por exemplo, ácido nucleico engenheirado) que codifica o agente indutor.

Em algumas aplicações específicas, o tecido pode estar danificado devido a lesão, acidente ou envelhecimento natural. Além disso, o método pode ser usado para regular processos biológicos em células e tecidos, como reprogramação celular, reparo de tecidos, regeneração de tecidos, angiogênese, e promoção da regeneração e sobrevivência de órgãos. O texto também descreve alguns genes que podem ser afetados pela regulação de processos biológicos, incluindo genes associados ao envelhecimento. O objetivo é melhorar a saúde e a função de células, tecidos e órgãos, sem induzir o crescimento de células malignas ou tumores.

O método pode ser usado in vivo ou in vitro, e não deve induzir a formação de tumores ou outros efeitos adversos, como glaucoma. O método também pode reduzir a expressão de genes associados ao envelhecimento e à degeneração celular, como aqueles relacionados à perda de audição e visão, e pode reverter o relógio epigenético de células, tecidos e órgãos.