DÉCIMO QUINTO RELATÓRIO ANUAL DO
PROJETO COLABORATIVO DE PESQUISAS EM
FIBRODISPLASIA OSSIFICANTE PROGRESSIVA
(FOP)
ABRIL 2006
FREDERICK S. KAPLAN, M.D.
EILEEN M. SHORE, PH.D.
A pesquisa sobre a FOP não é uma corrida ou uma maratona, mas sim uma viagem épica
em uma remota e formidável cadeia de montanhas da ciência e da medicina onde picos
maciços de gelo e torres de pedra se estendem sobre o vale e na qual cada pedaço de rocha
e barranco representa inimagináveis perigos e promessas. Por quinze longos anos,
estivemos procurando nesta imensidão imaginária desolada e perigosa – o metafórico pico
da cadeia de montanhas da FOP, cuja descoberta criaria um farol de esperança que
iluminaria instantaneamente o nosso mundo.
Durante quinze longos anos…
… Era final de Agosto de 2005. O ar estava rarefeito e a subida difícil. O ângulo da subida
era íngreme e nossa passagem precária. Cada passo era tedioso, trabalhoso e exaustivo.
Tomamos nosso caminho de pedra em pedra através trilhas inexploradas, por entre nuvens
que obscureciam a nossa visão. Não podíamos ver o precipício abaixo de nós e tropeçamos
– uma cambaleada que fez os nossos corações pararem. Enquanto lutávamos para retomar o
equilíbrio com alguns passos rápidos, emergimos em um mundo estranho.
Pela primeira vez em quinze anos, neste impiedoso circo de montanhas, estávamos acima
das nuvens. Cada passo era iluminado pelos raios de sol que explodiam em todas as
direções,e adiante havia um céu de horizonte infinito. A visão de picos menores surgia no
sólido tapete de nuvens abaixo de nós. Estávamos atônitos pela revelação, como se
estivéssemos sendo transportados por um sonho.Seria possível? Nós revisamos nossa
trajetória, nossos passos finais, nossos mapas e continuamos perplexos. O silêncio era
reverencial. Quinze anos nas altas montanhas e finalmente, finalmente havíamos alcançado
o topo. Havíamos descoberto o gene da FOP. XXXX
O gene da FOP – não é apenas a mais importante descoberta do ano, da década e do
milênio, mas é inquestionavelmente a mais importante descoberta da história das pesquisas
em FOP. Esta é uma descoberta que não pertence a um cientista, ou a um médico ou
laboratório. Ela pertence a toda a comunidade FOP de todo o mundo e à posteridade. É uma
descoberta que mudará tudo no campo das pesquisas em FOP e esperamos que muito mais.
Em um suplemento especial deste Relatório Anual, iremos compartilhar com vocês os
detalhes desta descoberta tão excitante, os caminhos que nos levaram ao topo, e as
implicações que ela tem nas pesquisas sobre a FOP a partir deste dia. Resumindo, este é o
início de uma nova era.
Algumas pessoas nos pediram para escrever uma versão menor do Relatório Anual de FOP.
Aqui está ela, em oito palavras, em forma de título: Descoberto o Gene da FOP: A Chave
do Esqueleto Oferece uma Nova Esperança.
Costumamos dizer que quando os avanços reais ocorrerem, não precisaremos de livros, mas
apenas de pedaços de papel nos quais poderemos rabiscar os segredos mais sagrados da
natureza; guardados durante períodos geológicos de tempo – no caso do gene da FOP por
quase 500 milhões de anos – muito mais tempo do que as nossas montanhas metafóricas
existem.
Para aqueles que gostam da precisão da matemática, oferecemos esta equação:
FOP = ACVR1(c.617G>A; R206H)
Esta é toda a informação que você necessita para recriar a FOP. Tão pequeno que cabe em
uma casca de uma noz. Falaremos mais a respeito disso mais tarde (veja o suplemento do
15° Relatório Anual).
Fugindo à tradição, devotaremos todo o relatório anual e seu suplemento a apenas um
assunto – a descoberta do gene da FOP. Antes, um pequeno resumo da descoberta e depois
algumas outras manchetes do ano.
A DESCOBERTA DO GENE DA FOP: UM BREVE RESUMO XXX
O gene da FOP foi descoberto no Laboratório de Pesquisas em FOP na Universidade da
Pensilvânia, na Filadélfia, em Agosto de 2005. Foi uma descoberta incrível. Quando
iniciamos nossa viagem pelas pesquisas em FOP há 15 anos atrás, nossa área de exploração
era todo o genoma humano, que contém o incrível número de seis bilhões de pares de DNA
em cada célula – em outras palavras, o “universo genético humano”. Utilizando como guia
marcadores moleculares de seqüências de DNA do genoma humano, juntamente com
informações sobre estes marcadores moleculares no DNA de cada paciente (das famílias
multigeracionais principais que encontramos nos últimos quinze anos), conseguimos
estreitar nossa área de exploração do gene da FOP – passando do “universo genético
humano” para a galáxia, da galáxia para o sistema solar, do sistema solar para o planeta, do
planeta ao hemisfério, do hemisfério ao continente, do continente ao país, do país à região,
da região ao estado, do estado ao condado, do condado à cidade e da cidade ao bairro. No
ultimo relatório anual, nós dissemos que estávamos “dentro do bairro”, e que bairro grande
era esse!
Durante o ano de 2005, nós obtivemos o mapeamento genético de duas famílias FOP
multigeracionais adicionais e estreitamos ainda mais a localização do gene para “uma rua
larga” – algumas centenas de “casas” (genes candidatos) no cromossomo humano 2. Um
gene candidato para a FOP era um gene que, quando danificado poderia plausivelmente
causar a FOP.
Como nos anos anteriores, nós checamos vários genes candidatos (casas em nossa rua
genética) e não encontramos nada de interessante para a FOP. Entretanto, uma destas casas,
parecia particularmente interessante baseado no tráfego molecular que vimos na vizinhança
genética. Decidimos entrar na casa, procurar em cada andar, cada cômodo, cada mobília e
não encontramos nada. “Este não deve ser o lugar em que está o gene da FOP”, pensamos .
Estávamos prontos para abandonar a casa e ir adiante.
Estávamos no ultimo andar da casa, no ultimo cômodo. Checamos todas as caixas, todos os
móveis, todas as gavetas e não encontramos nada – nem uma pequena pista. Quando
estávamos prestes a ir embora, notamos pela primeira vez uma Linda escrivaninha antiga,
escondida em um canto mal iluminado do quarto. A escrivaninha era pequena e gasta pelo
tempo. Caminhamos até ela e abrimos metodicamente todas as gavetas. Novamente, não
encontramos coisa alguma. As gavetas estavam vazias. Quando estávamos fechando a
última gaveta, ela repentinamente emperrou. Removemos a gaveta para ver qual era o
problema, e atrás dela encontramos um fundo falso. Nós então o removemos e encontramos
um buraco. Dentro deste buraco, havia uma pequena caixa de ouro. Tiramos a caixa e a
abrimos. Dentro dela, encontramos duas pequenas chaves de ouro – as menores que se pode
imaginar. As chaves eram idênticas, a menos por um pequeno entalhe. Viramos as chaves e
em uma delas estava escrita a palavra “NORMAL”; na outra a palavra “FOP.” Olhamos
dentro da tampa da pequena caixa e nela estava gravado, no mais antigo código genético as
palavras: “ESTAS SÃO AS CHAVES DO ESQUELETO.” Havíamos encontrado o gene e
as chaves para o universo da FOP. Ficamos atônitos, parados, olhando para o começo de
um novo mundo. XXX
O GENE FOP
O gene FOP é conhecido como ACVR1. Este gene codifica uma proteína chamada ACVR1
ou Activin Receptor Tipo 1A, que é um receptor de uma proteína osteomorfogênica (BMP)
similar ao BMPRIA e ao BMPRIB, os dois receptores de BMP de que vocês já ouviram
falar em relatórios anteriores. (simplificando, o gene ACVR1 manda o corpo produzir um
receptor chamado ACVR tipo 1 ao qual a BMP se liga para poder agir).
GENE ACVR1
BMP
Obs: o ACVR1 está danificado de tal forma que envia sinal para o corpo fabricar ossos,
mesmo sem a ação das BMPs
O ACVR1 era originalmente tido como o receptor do fator de crescimento Activin,
entretanto estudos recentes mudaram esta perspectiva. Na verdade, o ACVR1 é um receptor
de BMP4, e também de outras BMPs. O ACVR1 é necessário à vida e tem um papel
importante no desenvolvimento do coração, articulações, espinha e membros. O ACVR1
tem uma grande expressão nos músculos esqueléticos e no tecido conectivo, mas suas
funções normais nestas células e tecidos são desconhecidas. O gene ACVR1está localizado
no braço longo do cromossomo humano 2. Cada pessoa tem duas cópias do gene ACVR1.
As pessoas que têm FOP possuem uma cópia normal do gene ACVR1 e uma cópia
danificada.
Até o momento nós examinamos os genes ACVR1 em mais de 60 pacientes com
características clássicas de FOP (má formação congênita dos dedos grandes dos pés e
PRODUÇÃO DE
RECEPTORES DE
BMP ACVR1
RECEPTOR
ACVR 1
+ = AÇÃO DAS BMPs NO CORPO,
INCLUINDO FORMAÇÃO DE OSSO
ossificação heterotópica progressiva em padrões anatômicos característicos) e todos têm a
mesma mudança na seqüência do DNA, exatamente no mesmo local do gene ACVR1. A
mutação da FOP ocorre em apenas letra do DNA (dentre seis bilhões de letras do DNA
existentes em todo o genoma humano), exatamente no mesmo ponto em todas as pessoas
que têm a FOP clássica. Não importa se a pessoa herdou uma cópia danificada do gene
ACVR1 de um pai afetado (como em uma das famílias multigeneracionais) ou se esta
pessoa apresenta uma mudança nova (espontânea) da seqüência do DNA. Exatamente a
mesma mutação no ACVR1 é vista em indivíduos afetados de cada tipo étnico, racial, e
geográfico.
A mutação da FOP faz com que um aminoácido chamado histidina (abreviadamente “His”)
-aminoácido é como se fosse um tijolo que forma a proteína - seja substituído para um
aminoácido chamado arginina (“Arg”) na posição 206 da proteína ACVR1 em todas as
pessoas que têm FOP clássica. Essa única substituição do aminoácido em ACVR1 causa a
FOP. Como dissemos, ACVR1 é um receptor de BMP, um interruptor molecular que
determina o destino das células no qual ele é expresso.
A posição 206 do gene ACVR1 está em uma parte do receptor que está dentro da célula -
um componente do interruptor de controle que determina como, quando e qual a
intensidade do sinal molecular que será transmitido para a molécula seguinte no caminho
de sinalização. Ou seja, a posição 206 de ACVR1 é o entalhe na chave da FOP que é
diferente da chave normal.
O gene ACVR1 estava no topo de nossa lista de genes candidatos mais prováveis, mas nós
nunca esperamos encontrar o tipo de mutação que encontramos - uma mutação diferente de
todas as outras vistas no campo da genética humana. É uma mutação incrível em termos de
fidelidade e uniformidade toda a comunidade FOP de todo o mundo.
A mutação afeta não somente o mesmo gene em cada indivíduo com FOP clássico, mas
afeta o mesmo segmento do gene (exon), da mesma palavra genética (codon) do gene, e, na
verdade, da mesma letra genética (nucleotídeo) do gene em todas as pessoas com FOP
clássico. É uma descoberta de tirar o fôlego.
Há diversos anos, os cientistas ativaram formas artificiais de ACVR1 (similar mas não
idênticas àquelas que nós agora sabemos que causam a FOP), as injetaram em embriões da
galinha e do peixe zebra, e descobriram que estes genes aumentavam a ação da BMP4, e
diminuíam a ação dos antagonistas das BMP , induziam a ossificação heterotópica e
estimulavam a fusão das articulações – características clinicas e moleculares das pessoas
que têm FOP.
A substituição do aminoácido histidina pela arginina na posição 206 do gene
ACVR1 provavelmente altera a estrutura do gene ACVR1 e sua interação com outras
proteínas. XXXXXXX
A forma exata como esta mutação causa a mudança no sinal que é transmitido para as
células do núcleo (desencadeando assim uma mudança no destino da célula) é ainda
desconhecida, mas já é assunto de estudos intensos no Laboratório da FOP e deverá ser
melhor compreendido antes que tratamentos adequados sejam desenvolvidos. É como
descobrir um curto-circuito especifico em um interruptor também muito especifico (e no
caso da FOP, no interruptor que transforma uma lâmpada em uma bomba atômica). Agora
sabemos como é o interruptor danificado na FOP mas não podemos desarma-lo com
segurança até que saibamos exatamente como ele funciona. E já estamos trabalhando nisto,
podem apostar!
A presença do aminoácido arginina na posição 206 do gene ACVR1 foi conservada durante
toda a evolução dos vertebrados por quase 500 milhões de anos. Isto significa que a
natureza não pode tolerar uma substituição de aminoácidos em um gene sem que haja
graves conseqüências.
A ACVR1é uma antiga proteína “ajustada às suas maneiras,” e que não gosta de ser
modificada.
A mutação da FOP, uma substituição do aminoácido histidina pelo aminoácido arginina na
posição 206, conseqüentemente violou uma das proteções críticas que a natureza projetou
no gene ACVR1 e portanto também no caminho de sinalização das BMPs durante centenas
de milhões de anos de evolução. É uma regra de segurança que existe em peixes, galinhas e
humanos, e que já existia muito antes de os dinossauros surgirem na face da Terra. A
mutação da FOP inutiliza um antigo interruptor de segurança no gene ACVR1 e no receptor
que ele codifica.
A descoberta da mutação existente na FOP no gene ACVR1 confirma nossa hipótese
original a respeito da causa da doença, valida nossos trabalhos anteriores sobre a alteração
na regulagem do caminho de sinalização das BMPs na FOP, e fornece o primeiro indício de
como este interruptor quebrado pode estar emperrado na posição “ON” (ligado). Entretanto,
ainda não sabemos completamente a forma como o interruptor danificado ativa a formação
de ossos ou como é influenciado por traumatismos ou outros fatores desencadeantes
imunológicos e este conhecimento será crítico para a elaboração de tratamentos efetivos
para desativar o interruptor (tirar da posição “ON”). Já iniciamos nossas investigações
sobre estas importantes questões.
A descoberta do gene da FOP também fornece a oportunidade para a produção de ratos
através de engenharia genética que tenham a FOP clássica – um desenvolvimento que
abriria a porta para a elaboração de tratamentos e para o teste dos mesmos. Apesar de
tratamentos eficazes não estarem disponíveis imediatamente, nenhuma descoberta expandiu
tanto e tão rapidamente o nosso horizonte ou nos deu mais esperança.
A descoberta do gene da FOP é o caminho mais brilhante que temos em nossa jornada para
o encontro de uma cura.
Esta descoberta estabelece uma ligação específica e robusta entre uma doença humana
catastrófica e um caminho de sinalização celular altamente conservado na natureza e nos
traz um objetivo atormentante para a descoberta de drogas tanto para a FOP como para a
medicina regenerativa. A descoberta do gene da FOP será significativa para cientistas de
todo o mundo e para médicos em vários campos da medicina.
Causa e cura sempre foram os princípios que guiam as pesquisas sobre a FOP.
Hoje, estamos no meio do caminho.
AS OUTRAS NOTÍCIAS DO ANO
Apesar de a descoberta do gene da FOP ter compreensivelmente cativado a nossa atenção,
outros destaques das pesquisas durante o ano de 2005 incluem as seguintes descobertas e
achados:
.. Dois grupos principais do caminho que regula os sinais que vão para as BMPs estão
desregulados nas células de quem tem FOP. Um destes grupos parece estar em especial
atividade durante o desenvolvimento do indivíduo e o outro em resposta ao stress físico.
Entretanto, existe uma grande relação entre os dois. A forma exata como a mutação
genética recentemente descoberta na FOP afeta os dois grupos citados acima será o foco de
estudos intensos no Laboratório FOP daqui para frente e este trabalho irá revelar novas
oportunidades de tratamento. Dois artigos importantes sobre este assunto foram publicados
pelo Laboratório FOP em 2005; um no “Journal of Bone & Mineral Research”, e o outro no
“Clinical Reviews in Bone and Mineral Metabolism”. Outro manuscrito foi aceito
recentemente para publicação.
.. Células-tronco do tecido conectivo que foram isoladas de dentes de bebês, fornecem uma
nova e importante ferramenta para a investigação dos caminhos que sinalizam as BMPs nas
células das pessoas com FOP. Até pouco tempo atrás, todos os nossos estudos “in vitro”
(“in vitro” se refere a estudos feitos em tubos de ensaio, não em seres vivos – neste caso o
autor se refere a culturas de células) vinham sendo conduzidos em células linfoblastóides
derivadas do sangue devido à facilidade e segurança em se obter estas células através de
exames de sangue de rotina. Apesar de algumas células do sangue terem seu papel nos
estágios iniciais dos surtos de FOP e estarem presentes nas lesões iniciais, elas não são as
células que primariamente formam os ossos heterotópicos nas lesões de FOP. Desta forma,
é essencial estudar o caminho das BMPs em um tipo de célula que possa ser mais
representativa dentre as células que estão presentes nas lesões fibroproliferativas iniciais da
FOP (pre-ósseas). As células-tronco do tecido conectivo, isoladas dos dentes de bebês
fornecem este material; e estão se tornando cada vez mais importante no estudo dos dois
grupos principais do caminho que regula os sinais que vão para as BMPs na FOP.
.. Pelo menos duas populações distintas de células-troco adultas são necessárias para formar
um esqueleto ectópico. A questão central é: Que tipo de célula-tronco ou célula progenitora
é diretamente responsável pela formação do segundo esqueleto na FOP? Descobrimos que
ao menos duas populações de células-tronco são necessárias para a formação de um
esqueleto ectópico: uma que dê origem à medula óssea e outra que dê origem ao arcabouço
do esqueleto. É muito interessante que a ativação do caminho de sinalização das BMPs é
suficiente para recrutar e regular de forma coordenada as duas populações de células-tronco
seguindo um padrão dinâmico que não pode ser reproduzido isoladamente por cada uma
destas populações. Esta importante descoberta é a base para o entendimento de como a
mutação altamente específica no gene ACVR1 leva ao recrutamento tecidual local de
discretas populações de células-tronco capazes de construir um esqueleto ectópico.
.. A sinalização anormal das BMPs na FOP afeta a formação e o funcionamento das
articulações. Durante muitos anos, observamos que a maior parte das crianças com FOP
apresenta endurecimento do pescoço muito antes de formar ossos ectópicos neste local. Por
este motivo, conduzimos um estudo radiológico dos ossos e articulações do pescoço em 70
crianças com FOP para determinar o local exato e a gravidade do problema. Observamos
anormalidades congênitas dos ossos e articulações do pescoço em quase todas as crianças
jovens que têm FOP. É ainda mais interessante notarmos que estas anormalidades estavam
presentes antes do surgimento das ossificações heterotópicas no pescoço e eram
impressionantemente similares às vistas nos ratos que não produzem a Noggin (antagonista
das BMPs) que foram desenvolvidos por engenharia genética. Uma vez que estes ratos não
produziam a Noggin, suas BMPs eram bastante ativas. Sabemos agora que a causa da FOP
é um receptor de BMP danificado (o ACVR1) e não uma quantidade menor de Noggin, e
que o resultado final é similar – uma sinalização aumentada para as BMPs. Ë ainda mais
importante dizer, que esta sinalização super ativa das BMP não tem conseqüências apenas
na formação de ossos heterotópicos, mas também na má formação das articulações –
especialmente dos dedos grandes dos pés, mas também nas articulações do pescoço (e
talvez também de outras articulações, como as que ligam as costelas à coluna). Desta
forma, a mutação no ACVR1 que causa a FOP tem implicações importantes para o
entendimento de doenças articulares (doenças das “juntas”do corpo) da mesma forma que
é importante para o entendimento do desenvolvimento da formação de ossos heterotópicos
(fora do lugar certo). Um artigo detalhado sobre este assunto foi publicado na revista
SPINE em 2005.
.. Os ratos FOPPY continuam a fornecer pistas importantes sobre os mecanismos de
ossificação heterotópica. Estudos recentes realizados nestes ratos, revelaram um importante
papel dos traumas nos tecidos moles na indução de ossificações heterotópicas. Estamos
trabalhando atualmente no desenvolvimento de ratos com FOP (geneticamente modificados
para produzir a doença), com base no conhecimento que agora temos sobre a mutação
genética que causa a FOP.
Entretanto, até que estes ratos sejam desenvolvidos, os ratos FOPPY continuarão a ser um
importante modelo animal para as pesquisas em FOP e para as pesquisas de ossificações
heterotópicas pós-traumáticas (que ocorrem após traumatismos). Apesar de os ratos FOPPY
não terem a FOP verdadeira, o desenvolvimento de ossificações heterotópicas de forma
progressiva em qualquer modelo animal, fornece uma importante dimensão para
entendermos a FOP.
.. Danos graves são causados a pessoas com FOP em conseqüência de diagnósticos errados.
Um estudo colaborativo conduzido pelo Dr. Joseph Kitterman, Professor de Pediatria na
Universidade da Califórnia - São Francisco, demonstrou que os erros de diagnóstico e os
procedimentos médicos inapropriados acarretam danos permanentes aos pacientes e alteram
o curso natural da FOP. O estudo mostrou que em 87% das vezes, a FOP é diagnosticada
erroneamente e que as pessoas que têm FOP demoram aproximadamente quatro anos para
ter um diagnóstico correto. Na maior parte dos casos, a FOP é diagnosticada como câncer.
Os diagnósticos errados acarretaram procedimentos dolorosos e desnecessários (como
biópsias e tratamentos incorretos) que pioraram a FOP, fazendo muitos dos pacientes
estudados perder mais rápida e permanentemente a mobilidade. Infelizmente, os danos
causados por erros no diagnostico da FOP são muito comuns em todo o mundo e têm
modificado a evolução natural da doença na maioria dos indivíduos afetados. Atenção Aos
sinais e sintomas facilmente identificáveis da FOP na tenra infância pode limitar a
incapacidade e os danos permanentes resultantes dos erros de diagnóstico e dos
procedimentos invasivos inapropriados. Este estudo foi publicado na edição de novembro
de 2005 da revista Pediatrics. Esperamos que ele tenha um impacto substancial na contínua
educação de pediatras de todo o mundo.
.. Um estudo realizado em gêmeos idênticos mostrou que fatores ambientais têm um papel
importante na progressão da FOP. Fatores genéticos e ambientais afetam as características
clinicas da doença. Nós estudamos três pares de gêmeos idênticos com FOP e encontramos
em cada par as malformações congênitas idênticas dos dedos grandes dos pés. Entretanto, a
gravidade e o grau de progressão das ossificações heterotópicas variaram muito,
dependendo da história de vida de cada um e dos agentes ambientais aos quais foram
expostos. @ O estudo mostrou que determinantes genéticos influenciam fortemente as
características da doença durante o desenvolvimento pré-natal. Já os fatores ambientais,
como traumatismos nos tecidos moles do corpo e infecções virais, influenciam de forma
intensa a progressão pós-natal da doença. Este estudo foi publicado em uma edição especial
sobre FOP na revista Clinical Reviews in Bone and Mineral Metabolism.
.. Avanços importantes na pesquisa de tratamentos com base nas descobertas do laboratório
ocorreram em 2005 e incluíram a confirmação da utilidade do uso da terapia genética com a
Noggin em modelo animal e do uso de anticorpos monoclonais (direcionados contra um
pequeno grupo de receptores de BMP) para modular a super atividade da via de sinalização
das BMPs nas células FOP.
A recente descoberta do gene da FOP irá refinar dramaticamente as idéias a cerca de um
tratamento e de uma eventual cura da FOP. A natureza peculiar da mutação genética da
FOP nos fornece um alvo farmacológico especifico em um caminho chave de sinalização, e
será o foco principal das pesquisas em FOP em um futuro próximo.
Abordagens para bloquear a atividade do receptor de BMP anormal existente na FOP
poderão incluir o desenvolvimento de anticorpos monoclonais específicos contra o
ACVR1; inibidores da transdução de sinais para neutralizar a atividade do receptor;
tecnologia com o uso de RNA inibidor para bloquear a formação do receptor ACVR1
danificado; ou tecnologias de terapia genética para enviar antagonistas das BMPs como a
Noggin prevenindo assim a ligação das mesmas ao receptor hiper ativo. No presente
momento, é impossível determinar qual a abordagem ou qual a combinação de abordagens
poderá ser mais útil. Entretanto, a coisa mais importante que devemos ter em mente é que
agora nós temos um alvo terapêutico altamente especifico e temos também as ferramentas
necessárias para desenvolver e testar novos tratamentos.
É difícil dimensionar o extraordinário entusiasmo e esperança que a descoberta do gene da
FOP traz para o futuro das pesquisas nesta doença e para o desenvolvimento de potenciais
tratamentos. Apesar de sabermos que um tratamento efetivo para a FOP não será obtido
imediatamente (e que na verdade será necessário muito trabalho por parte de muitas
pessoas), nós finalmente estamos acima das nuvens, e o horizonte terapêutico é agora
visível e brilhante.
APRESENTAÇÕES, ENCONTROS, RELATÓRIOS E PUBLICAÇÕES
Durante o ano de 2005, tivemos o privilégio de fazer grandes apresentações sobre FOP nos
seguintes locais:
• American Society for Bone & Mineral Research; em Nashville, Tennessee (EUA)
• Medizin Klinikum; Garmisch-Partenkirchen, Alemanha
• Mount Sinai Medical Center; Nova York, Nova York (EUA)
• New York Academy of Sciences; Nova York, Nova York (EUA)
• Northeastern Ohio Universities College of Medicine; Rootstown, Ohio (EUA)
• Oxford University; Oxford, Reino Unido
• St. Louis University; St. Louis, Missouri (EUA)
Durante o ano de 2005, tivemos a honra de apresentar os pontos mais importantes das
pesquisas em encontros regionais e internacionais de famílias FOP nos seguintes locais:
• Aberdeen, Escócia
• Bedminster, Nova Jersey
• Dingolfing, Alemanha
• Freyung, Alemanha
• Orlando, Flórida
• Roscoff, França
• Santa Maria, Califórnia
• Sausalito, Califórnia
• Valbert, Alemanha
• Washington, D.C. , EUA
Artigos Publicados
Em 2005, publicamos vinte e cinco artigos importantes sobre a FOP, sendo que 19 deles
apareceram em uma edição especial da revista Clinical Reviews in Bone and Mineral
Metabolism que foi dedicada inteiramente à FOP. Nesta edição foram publicados
numerosos artigos sobre os aspectos clínicos e a ciência básica que envolve a FOP. Esta
edição especial da revista Clinical Reviews in Bone and
Mineral Metabolism foi publicada no outono de 2005 e está disponível no site da IFOPA:
www.ifopa.org . Pode também ser obtida com Kamlesh Rai, assistente do Dr. Kaplan’s:
kamlesh.rai@uphs.upenn.edu . O índice dos artigos disponíveis inclui:
1. Introdução - Editores Convidados
2. FOP: Uma Perspectiva Histórica
3. O Fenótipo da FOP
4. Características Imunológicas da FOP e o mecanismo alterado (desregulado) de
sinalização da BMP4
5. A Lesão da FOP
6. A Genética da FOP
7. Três Pares de Gêmeos Monozigotos com FOP: O Papel do Ambiente na Progressão das
Ossificações Heterotópicas
8. O Fenótipo Crânio Facial da FOP
9. Síndrome de Insuficiência Torácica em Pacientes com FOP
10. Alteração da Regulagem de Tráfego e Sinalização do Receptor da BMP4 na FOP
11. Formação de Lesões Semelhantes às Lesões Iniciais da FOP em Ratos Após o Implante
de Células Linfoblastóides Provenientes de Pacientes com FOP.
12. Modelos Animais da FOP
13. O Rato Transgênico Enolase Neuro-Especifico – Rato com Modificações Genéticas
relacionadas à Proteína Osteomorfogênica 4: Um modelo animal semelhante a FOP (um
artigo que mostra que a BMP4 produzida por células nervosas pode causar ossificação
heterotópica progressiva).
14. Cuidados Orais e Odontológicos e Anestesia para Pessoas com FOP
15. Considerações de Tratamento para o Manejo da FOP
16. Reabilitação para Indivíduos com FOP
17. FOP e POH: Duas doenças genéticas de Ossificação Heterotópica
18. Ossificação Heterotópica Não Hereditária: Implicações para os Traumatismos,
Artropatias e Envelhecimento,
19. A Associação Internacional de FOP
O SEU LABORATÓRIO FOP
Durante 2005, a equipe de pesquisas do Laboratório de FOP incluiu 16 pesquisadores:
quatro investigadores principais, quatro especialistas em pesquisa, quatro colegas em pósdoutorado,
dois estudantes graduados, um estudante de medicina, e um estudante prémédico
(que ainda não está na faculdade de medicina, mas deseja ingressar na mesma).
Além disso, dois estudantes de colégio ainda não graduados – um da Universidade de
Rutgers University e um da Universidade Brown se ofereceram para trabalhar
voluntariamente no Laboratório FOP durante o verão de 2005.
Jennifer Fiori, uma estudante graduada da Universidade da Pensilvânia, está terminando
sua tese de doutorado (Ph.D.) a respeito dos caminhos de sinalização das BMPs na FOP.
Ela apresentará seu trabalho e defenderá sua tese em Abril de 2006. Jen deu grandes
contribuições para as pesquisas sobre a FOP e nós desejamos muito que ela continue a fazer
parte de nosso laboratório.
Parabéns, Jen!
Estamos também muito satisfeitos em ter Michael O’Connell, estudante graduado da
University of Southampton (Inglaterra, Reino Unido), trabalhando conosco no laboratório
FOP pelo segundo ano consecutivo. Michael está estudando o papel dos proteoglicans de
sulfato de heparina da superfície da célula na modulação da sinalização da BMP4 na FOP e
nas células controle. Michael ficará conosco durante o outono de 2006, e terminará sua tese
de doutorado (Ph.D.) sob a supervisão conjunta do Professor Trudy Roach de Southampton
(Reino Unido), e dos doutores Kaplan e Shore da Filadélfia.
As fotografias das crianças com FOP enfeitam as paredes do nosso laboratório central e são
uma lembrança constante dos nossos objetivos e da nossa missão. Como costumamos dizer
aos adultos e crianças que visitam o Centro de Pesquisas em FOP e o Laboratório, “Este é
na realidade o SEU Centro e o SEU Laboratório.”
Nós adoramos quando vocês vêm nos visitar.
Grupos de Trabalho
O centro do Laboratório de Pesquisas em FOP está dividido em grupos de trabalho. Há
grupos de trabalho em genética, caminhos de sinalização de células, diferenciação celular,
imunologia (fatores desencadeantes), e pesquisa de tratamentos com base em achados
laboratoriais (modelos animais e tratamentos). Nossos grupos de trabalho e reuniões do
laboratório refletem a grande diversidade e a integração de várias disciplinas cientificas que
são necessárias para podermos alcançar nossos objetivos de longo prazo.
Centro de Pesquisas em FOP e Doenças Relacionadas
O Laboratório central de FOP ocupa aproximadamente 600 metros quadrados na
Universidade da Pensilvânia, mas o nosso espaço virtual se expandiu muito nos últimos
cinco anos com o estabelecimento do Programa de Subsídios para as Pesquisas em FOP.
Através deste importante programa, financiado pelos Fundos de Pesquisa Família Cali e
administrado pelo Centro de Pesquisas em FOP e Doenças Relacionadas, conseguimos
expandir a colaboração com colegas em vários departamentos e escolas da Universidade da
Pensilvânia e de outros locais.
Em 2005, o Programa de Subsídios possibilitou o primeiro trabalho com a colaboração de
profissionais de fora do Laboratório que foi o estudo com os ratos FOPPY no laboratório
do Dr. Lixin Kan na Universidade Northwestern em Chicago. Projetos envolvendo a
linhagem de células receptivas para ossificação heterotópica e o teste de tratamentos
experimentais para a FOP nos ratos FOPPY são conduzidos em colaboração na
Universidade Northwestern e na Universidade da Pensilvânia.
Desde o seu inicio, o Programa de Subsídios do Centro de Pesquisas em FOP e Doenças
Relacionadas apoiou 12 novos e importantes projetos para a nossa missão em longo prazo.
Muitos destes projetos foram descritos em relatórios anuais anteriores, e produziram
informações importantes para as pesquisas em FOP.
Um almoço especial e uma visita ao Laboratório foi realizada em novembro de 2005, para
as pessoas que doaram dinheiro e para os amigos dos Fundos de Pesquisa da Família Cali,
em homenagem a sua extraordinária generosidade para com as pesquisas da FOP na última
década. Mais de 50 pessoas visitaram o laboratório naquele dia tão importante, e ouviram
comentários do Dr. Arthur Rubenstein, Dean da Escola de Medicina Universidade da
Pensilvânia; Dr. Frederick Kaplan, Professor Isaac & Rose Nassau de Ortopedia Molecular;
John Cali, Administrador da Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia ; e
Amanda Cali, Presidente da Diretoria da IFOPA.
AGRADECIMENTOS
A FOP continua a ser uma das doenças que mais apresenta obstáculos ocultos e um dos
desafios mais surpreendentes da condição humana, mas com a descoberta do gene da FOP
em 2005, ela se tornou muito menos intrigante do que era há um ano. A pesquisa sobre a
FOP é a chave para o entendimento não apenas da FOP, mas também de outras doenças
mais comuns que afetam a formação óssea e a formação do esqueleto. Em 2005, nós
descobrimos a chave do esqueleto, um “interruptor” molecular que determina o destino das
células. Esta chave será usada para desvendar os segredos da FOP e de muitas doenças
esqueléticas comuns nos anos que estão por vir.
Como dissemos várias vezes anteriormente, causa e cura são as duas palavras que nos
motivam e nos guiam em tudo o que fazemos, nos encaminhando para descobrir a exata
causa genética e molecular da FOP e usar esse conhecimento para desenvolver tratamentos
eficazes e eventualmente a cura. Este ano, nós alcançamos o topo da montanha da FOP.
Descobrimos a causa genética da FOP. Mas um trabalho mais difícil encontra-se adiante -
a viagem traiçoeira através da montanha e também para desce-la – eventualmente nos
levando a chegar na clínica, com tratamentos eficazes e uma cura. Continuará a ser uma
aventura excitante.
Enquanto continuamos a descer através das nuvens e do terreno traiçoeiro, seremos
fortalecidos pelas descobertas que fizemos em nossa expedição ao topo – descobertas que
extremamente necessárias para resolver o enigma da FOP. Não é uma tarefa fácil tratar de
forma eficaz ou curar uma doença genética, e talvez ainda demore muitos anos para que
isto seja feito. Mas será feito.
Precisaremos da ajuda e do suporte continuo de muitos cientistas e laboratórios, e da
também continua generosidade dos pacientes, famílias, e comunidades de todo o mundo.
Agora mais do que nunca.
Entramos em uma nova era das pesquisas sobre a FOP. A esperança está claramente no
horizonte. O Centro de Pesquisas em FOP e o Laboratório continuam a ser valiosos
recursos para pacientes FOP e para a comunidade médica de todo o mundo.
Como sempre, nos esforçaremos para a excelência e liderança em todas as áreas vitais de
nossa missão: o cuidado do paciente, educação sobre a FOP e a geração de novos
conhecimentos.
Em resumo, 2005 foi um ano de desenvolvimentos memoráveis para a pesquisa da FOP -
destacado pela descoberta do gene da FOP, a descoberta a mais importante na história da
pesquisa da FOP. Esperamos que 2006 seja também um ano de grandes avanços nas
pesquisas sobre a FOP e que estes avanços e descobertas possam marcar o ano vindouro.
A comunidade de pesquisadores em FOP passou por uma longa e difícil jornada nos
últimos 15 anos, mas é incrível evoluímos. Continuamos a ser uma comunidade robusta e
vibrante que alcança todo o mundo. Somos unidos em nossos esforços e temos impulso e
vivacidade para alcançar os objetivos que definimos para nós mesmos. Todos os dias nós
somos lembrados que temos uma longa jornada adiante de nós para alcançar nossos
objetivos, mas somos encorajados por nossas conquistas e energizados por nossos desafios.
Como sempre, nossos mais profundos agradecimentos são dirigidos às crianças, adultos e
famílias que convivem com a FOP em todos os momentos de suas vidas. Sua serenidade e
nobreza nos fornecem a inspiração perpétua que dignifica este trabalho e a todos os que têm
o privilégio de participar dele.
Neste ano, desejamos fazer um agradecimento especial a Jeannie Peeper, fundadora da
IFOPA, que se aposentou do cargo de Presidente da Diretoria, mas que continuará por toda
a sua vida como Presidente, porta-voz e líder espiritual de nossa comunidade FOP ao redor
do mundo. Gostaríamos também de agradecer de forma especial a Amanda Cali, nova
Presidente da Diretoria da IFOPA, que efetuou uma tranqüila e magnífica transição durante
estes momentos de desafio. A devoção visionária de Jeannie e Amanda para com as
pesquisas sobre a FOP e para com a comunidade FOP de todo o mundo traz clareza à nossa
missão e esperança para as gerações futuras.
O Projeto Colaborativo de Pesquisas em FOP surgiu do desejo mútuo de encontrar a causa
e de estabelecer uma cura para esta doença incapacitante. Zelo, compaixão e colaboração
são as palavras que unem causa e cura. Nós somos gratos a muitos colegas e colaboradores
provenientes de consultórios médicos, clínicas, hospitais, laboratórios de pesquisa, e
universidades médicas de todo o mundo. Sem a ajuda destas pessoas e seu esforço
incansável tudo seria ainda mais difícil - se não impossível. Juntos, nós alcançamos o
objetivo de estabelecer a causa genética da FOP, e juntos encontraremos uma cura para esta
terrível doença. Nós venceremos. Como disse David Ben-Gurion, o primeiro homem a ser
Primeiro Ministro de Israel, “O que é difícil nós fazemos imediatamente; o que é
impossível leva um pouco mais de tempo.” Como sempre, encontrar um tratamento efetivo
e uma cura para a FOP não é um trabalho, é uma missão.
Todos nós, no Centro de FOP, no Programa de Desenvolvimento de Subsídios e aqueles
que colaboram com o mesmo ao redor do mundo estamos extremamente orgulhosos em
fazer parte desta missão e temos uma enorme gratidão às pessoas que apóiam este esforço
vital de pesquisas:
• Associação Internacional de FOP (IFOPA)
• Instituto Nacional de Saúde (O Povo dos Estados Unidos da América)
• O Centro de Pesquisas em FOP e Doenças Relacionadas
• Os Fundos da Família Cali para as pesquisas em FOP
• Os Fundos da Família Weldon para as Pesquisas em FOP
• O Professorado Isaac e Rose Nassau de Medicina Ortopédica Molecular
• A Sociedade Allison Weiss de Medicina Ortopédica Molecular
• A Sociedade Born-Lotke-Zasloff de Medicina Ortopédica Molecular
• As Sociedades Whitney Weldon - Stephen Roach de Genética Molecular em FOP
• A Sociedade Roemex de Fisiopatologia Molecular em FOP
• A Sociedade Grampian de Fisiopatologia Molecular em FOP
• O Conselho de Pesquisas Médicas e a Universidade de Oxford (Reino Unido)
• A Associação Pierre-Yves (França)
• FOPeV (Alemanha)
• A Associação Brasileira de FOP
• A Associação Escandinava de FOP
• Membros do Consórcio Internacional de Pesquisas em FOP
• As Pessoas de Santa Maria (13 anos de serviços extraordinários)
• E os vários indivíduos, famílias, amigos e comunidades ao redor do mundo que
contribuíram generosa e incansavelmente com os esforços pela FOP.
Mais uma vez obrigado, pelo apoio sincero e continuo para com os esforços urgentes e
vitais empreendidos em nome da FOP.
SUPLEMENTO AO DÉCIMO QUINTO RELATORIO ANUAL:
UM GUIA PARA FAMILIAS E PACIENTES A RESPEITO DO GENE DA FOP
Prefácio
O processo de investigação cientifica é um dos mais bem estruturados de todos os esforços
humanos.
Na verdade, o progresso de pesquisas cientificas e médicas, raramente segue um caminho
em linha reta. Em alguns momentos, as descobertas cientificas se arrastam lentamente e em
outros elas literalmente “saltam” de forma tão rápida, que deixa todos boquiabertos.
Raramente (poderíamos dizer “quase nunca”), há algum aviso de que este tipo de
descoberta irá ocorrer. Ela apenas acontece e nós a percebemos, da mesma forma como
uma criança que está tentando resolver um quebra-cabeça percebe imediatamente que algo
novo está acontecendo – que peças que antes pareciam ser discordantes começam a se
encaixar de uma forma totalmente diferente. Uma grande descoberta é algo tão
revolucionário que nos faz entrar em um novo mundo – uma visão nova e tão espetacular
que todo o horizonte muda repentinamente e tudo fica diferente do que era há momentos
atrás.
Foi isto o que aconteceu conosco recentemente: a grande descoberta do gene da FOP.
PERGUNTAS E RESPOSTAS
..O gene da FOP está envolvido no caminho de sinalização das proteínas
osteomorfogênicas (BMP)?
Obs: Um gene pode fazer com que o corpo produza sinais para que estruturas funcionem
ou não. Neste caso, a pergunta é se o gene da FOP está envolvido na produção de sinais
para o funcionamento das proteínas produtoras de ossos.
Claro que sim! Originalmente, nós imaginávamos que a FOP fosse causada por uma
mutação em um gene que estivesse de alguma forma envolvido no caminho de sinalização
das BMP. Este nosso pensamento estava correto. Após 15 longos anos, o gene da FOP foi
descoberto e é o gene que recentemente foi reconhecido como decodificador do receptor de
BMP e que é o coração e a alma do caminho de sinalização destas proteínas.
.. O que é o gene da FOP?
Como ele funciona?
O gene da FOP é o gene que decodifica o Receptor Activin Tipo IA ou ACVR1. Este é um
dos três tipos conhecidos de receptores de BMP Tipo I. Os outros tipos de receptor de BMP
tipo I são o BMPRIA e o BMPRIB.
Um receptor de BMP Tipo I é um “interruptor” protéico que transmite mensagens das
BMPs de fora para dentro da célula e como resultado determinam o destino desta célula. O
receptor ACVR1 é formado por 509 aminoácidos (um aminoácido é o “tijolo” que forma
uma proteína).
Na FOP, o aminoácido histidina é substituído pelo aminoácido arginina na posição 206 do
gene ACVR1. Esta substituição muda a atividade do receptor, parecido com o que ocorre
quando acontece um curto-circuito em um interruptor de luz.
Como ocorre com a maior parte de nossos genes, cada célula possui duas cópias do gene
ACVR1. Nas pessoas que têm FOP, uma das duas cópias do gene ACVR1 apresenta uma
mutação que faz com que a proteína ACVR1 (que é fabricada pela célula) seja produzida de
forma incorreta.
É extremamente empolgante sabermos que já não temos mais que tentar adivinhar qual a
causa da FOP. Sabemos exatamente qual é o problema e em que local ele ocorre no
“interruptor” molecular. Nosso próximo passo será determinar exatamente como a cópia
danificada (que sofreu a mutação) do gene ACVR1 modifica o destino das células no qual
ele age (se expressa).
.. Se o ACVR1 é um receptor de BMP por que ele é chamado de Receptor Activin?
Originalmente, o ACVR1 era tido como um receptor do fator de crescimento chamado
Activin que está envolvido em várias funções do nosso corpo. Entretanto, foi recentemente
descoberto que o receptor ACVR1 é predominantemente um receptor de BMP (mais do que
um receptor de Activin). Apesar disso, ele continua tendo o nome original de ACVR1. Até
a realização deste manuscrito, a maior parte das pesquisas a respeito dos receptores de
BMP Tipo 1 estava direcionada ao BMPRIA e BMPRIB, não ao ACVR1.
Com a identificação do ACVR1 como o gene da FOP, tudo irá rapidamente mudar, e os
cientistas de todo o mundo começarão a prestar mais atenção ao ACVR1. De certa forma, a
FOP fez com que se acendessem as luzes na direção deste receptor de BMP até então
ignorado e o impulsionou para uma posição de destaque científica e medica.
.. Quais as funções do gene do ACVR1 em nosso corpo?
O ACVR1 é um importante receptor de BMP que envia sinais para o “interruptor”
(mecanismo que liga e desliga) de células das cartilagens dos ossos em crescimento
(especialmente nas mãos e nos pés), do osso da maxila, da orelha média, arco aórtico, timo,
coração, e células do músculo esquelético. Uma pessoa não pode viver sem proteína
ACVR1. Um embrião de rato no qual faltam ambas as cópias do gene ACVR1 não produz
a proteína ACVR1 e não se torna um rato vivo. Na pessoa com FOP, as duas cópias do
gene ACVR1 (um da mãe e um do pai) estão presentes. Entretanto, uma cópia está
danificada de uma maneira muito específica.
A cópia do gene que está com defeito (danificada ou “mutada”) faz com que seja produzida
uma proteína ACVR1 também defeituosa.
Quando uma cópia super ativa (e portanto com defeito) do gene ACVR1 é introduzida em
uma galinha em desenvolvimento, as articulações (juntas) do corpo se fundem, o que indica
claramente o seu papel na formação das articulações. Estas observações, bem como o papel
do ACVR1 como um receptor de BMP, nos levou a considera-lo um excelente gene
candidato para a FOP. O desenvolvimento de ratos geneticamente projetados exatamente
com a mesma mutação no gene ACVR1 que causa a FOP nos seres humanos, nos permitirá
compreender melhor os papéis que a proteína ACVR1 tem na FOP e no desenvolvimento
humano normal, e, em conseqüência permitirá o desenvolvimento e o teste de possíveis
tratamentos.
.. De que forma o gene ACVR1 está danificado na FOP?
No FOP, o gene ACVR1 está danificado pela substituição de uma única letra genética em
uma posição específica no gene. Este único nucleotídeo (ou letra genética), muda o
significado da mensagem genética codificada pelo gene ACVR1.
Nota - ou seja, o gene ao ter uma pequena alteração na sua composição acaba mandando
para o corpo uma mensagem diferente do que deveria.
O genoma humano, que consiste em 6 bilhões de nucleotídeos ou “letras” do DNA, é o
código genético para a produção das proteínas do corpo - o maquinário da vida. Os genes
estão dispersos por todo o genoma e são escritos através de um código de quatro letras (A,
T, C, G). Os genes (o “livro de receitas do corpo”) são copiados pelo maquinário genético
das células (os “escreventes”) nos RNAs mensageiros (as “receitas”), que instruem os
ribossomos dentro das células (“cozinheiros”) sobre como fazer as proteínas específicas (as
sopas).
Vamos supor que um gene hipotético chamado SOPA FRANCESA DE CEBOLA
codificou uma mensagem que disse ao cozinheiro para adicionar o vinho (VINHO) à sopa.
As instruções genéticas são compostas de palavras de três letras e as palavras da sentença
genética são colocadas juntas sem marcas de pontuação. Desta forma, uma parte de nosso
gene hipotético pode ser lida como:
AGORAPONHAVINHO
O “cozinheiro genético”, para interpretar esta mensagem, precisaria separa-la em 3 palavras
de 5 letras. Desta forma, a mensagem ficaria:
AGORA PONHA O VINHO
E assim o vinho seria adicionado à sopa!
Vamos agora imaginar que exista uma mutação (defeito) que remova a letra “P” da palavra
“PONHA.”
Lembre-se que dissemos anteriormente, que as palavras genéticas são compostas de 3 letras
(no nosso exemplo colocamos palavras de 5 letras). O cozinheiro, para entender a
mensagem, a separaria em palavras de 5 letras e teria:
AGORA ONHAV INHO
Esta sentença não faz nenhum sentido e o cozinheiro jogaria fora a mensagem. Isto é
parecido com o que aconteceria em uma célula real, caso este tipo de defeito estivesse
presente.
Agora vamos imaginar um outro exemplo, no qual uma letra “P” a mais fosse adicionada à
mensagem. Novamente, como uma sentença deve ter palavras de 5 letras, a mensagem
seria lida pelo cozinheiro como:
AGORA PPONH AVINH O
Teríamos outra mensagem sem sentido e ela seria destruída pelo cozinheiro.
Vamos agora supor, que ao invés de tirar a letra “P” ou adicioná-la, a mutação envolva a
letra “V” que seria substituída pela letra “P” na palavra VINHO. Vejamos o que
acontece…
A mensagem, que originalmente era “AGORA PONHA VINHO”, seria lida pelo
cozinheiro como “AGORA PONHA PINHO”
Bem, neste caso a sentença faz algum sentido. Entretanto, esta é uma mensagem
completamente diferente da original, mudando completamente o significado da receita e o
gosto da sopa, pois o cozinheiro colocaria desinfetante na sopa (Pinho Sol) ao invés de
vinho...
É exatamente este tipo de mutação que acontece na FOP – a substituição de uma letra
genética por outra, mudando o significado da mensagem que o gene deveria transmitir ao
corpo. Assim, qualquer que seja a função do gene ACVR1 no corpo, quando uma única
letra genética está substituída em uma palavra genética específica (como no exemplo da
mutação que ocorre na FOP), a palavra muda, e mudam também as instruções genéticas. O
gene terá sua função ou intensidade de sua atividade alterada e esta mudança manda o
corpo construir um segundo esqueleto.
.. Apenas as pessoas que têm FOP têm o gene ACVR1?
Não. Todos os seres humanos têm duas cópias do gene ACVR1. Nós chamamos o ACVR1
de “gene da FOP” por que ele é o gene no qual a mutação (defeito) que causa a FOP foi
encontrada, mas todos os seres humanos têm duas cópias deste gene. Quando uma das
cópias está danificada em um local específico, o resultado é a FOP.
.. Qual o significado da equação abaixo?:
FOP = ACVR1(c.617G>A; R206H)
Nós sempre dissemos que quando soubéssemos algo realmente profundo e fundamental
sobre a FOP, não necessitaríamos de um grande livro para escreve-lo, apenas de um
pequeno pedaço de papel.
Algum dia, tudo que for essencial sabermos sobre a ciência e a medicina da FOP caberá em
um cartão de índice, que ainda terá muito espaço para anotarmos os resultados dos jogos de
baseball e as listas de compras! A incrível equação acima é realmente uma fórmula para
criar a FOP - um esquema genético que pode ser escrito em um pedaço de papel.
A fórmula diz que para produzir a FOP, você precisa pegar o gene ACVR1 e danificar uma
das suas duas cópias de uma forma altamente específica designada pelas anotações entre
parênteses. Primeiramente, você tem que isolar uma cópia do gene ACVR1. Então, você
tem que ir ao nucleotídeo (letra genética) 617 e substituir uma única letra genética - uma
adenina (A) para uma guanina (G) na letra do meio do códon de três letras (palavra
genética) número 206. A palavra 206 no gene ACVR1é normalmente soletrada como
“CGC”, que quer dizer Arginina (nome de um aminoácido) no código genético. Quando a
letra “G” é substituída pela letra “A”, a palavra de três letras transforma-se em CAC,
passa a ser o aminoácido Histidina do código genético. Assim, esta simples substituição
(de um “G” para um “A”) na letra do meio da palavra de três letras na posição 206 do gene
causa a substituição do aminoácido arginina (a) para o aminoácido histidina (h), e o
resultado é a FOP. Portanto, a substituição de uma letra genética por outra, em uma das seis
bilhões de letras genéticas que compõem o genoma humano – a menor e mais precisa
mudança que se poderia imaginar – cause um “curto-circuito” molecular que faz com que
grupos de músculos funcionais e tecidos conectivos se transformem em um segundo
esqueleto – o que significa em outras palavras transformar uma lâmpada em uma bomba
atômica.
Portanto, a equação FOP = ACVR1(c.617G>A; R206H) é o E = mc2 para o esqueleto.
.. Como a mutação do gene ACVR1 faz com que se ocorra a má-formação dos dedos
grandes dos pés no embrião e a formação de ossos extra após o nascimento?
Nós ainda não sabemos. O mecanismo molecular exato, através do qual a mutação do gene
ACVR1 causa um “curto-circuito” na sinalização da BMP e como conseqüência a máformação
dos dedos grandes dos pés antes do nascimento e a formação de um esqueleto
extra após o mesmo á atualmente desconhecido mas é assunto de intensa investigação no
Laboratório FOP.
Para que estas perguntas sejam respondidas adequadamente, será necessário desenvolver
um rato geneticamente modificado que tenha FOP. Desta forma, esta e outras questões
semelhantes poderão ser estudadas detalhadamente. Este trabalho já está em andamento.
.. Existem diferenças raciais, geográficas ou étnicas na mutação genética da FOP?
Não. A mutação do gene ACVR1 (que causa a FOP clássica) parece ser idêntica em todos
os grupos raciais e étnicos e em todos os pacientes de todas os lugares do mundo.
... Todas as pessoas que têm FOP têm exatamente a mesma mutação genética?
Até o presente momento, nós encontramos exatamente a mesma mutação no gene ACVR1
em todas as pessoas que têm a FOP clássica. Entretanto, a medida em que mais pessoas
forem submetidas a exames é possível descobrirmos que aquelas que apresentam formas
variantes da FOP clássica não apresentem exatamente a mesma mutação. Nós já
encontramos uma pequena família multigeracional, cujos membros afetados apresentam
características ambíguas da FOP. Um dos indivíduos afetados tinha apenas a má-formação
dos dedos grandes dos pés sem o surgimento de ossificações heterotópicas, enquanto o
outro não apresentava a má-formação dos dedos mas tinha ossificações heterotópicas muito
discretas. Esta família não foi incluída em nossa análise para localizar o gene da FOP gene
uma vez que seus membros não apresentavam os critérios típicos para o diagnóstico da
FOP clássica. E, na verdade, a mutação da FOP não foi detectada em nenhum membro
desta família. Assim, em todas nossas análises, e em todos os estudos futuros, é muito
importante identificar com cuidado quem têm a FOP clássica e quem tem uma variação da
FOP clássica. A FOP clássica é aquela em que os indivíduos afetados apresentam a máformação
congênita típica dos dedos grandes dos pés e ossificações heterotópicas
progressivas que se desenvolvem seguindo um padrão anatômico característico (ou seja,
que surgem seqüencialmente em locais previsíveis).
Todas as variações clínicas da FOP clássica precisam ser observadas com muito cuidado.
Em pacientes que têm formas incomuns de FOP (com outras características clínicas que
não são normalmente vistas na FOP), não seria surpreendente se encontrássemos alguma
variabilidade genética.
É interessante notar que a mutação da FOP no códon 206 do ACVR1 foi encontrada até
mesmo na pessoa que havia sido anteriormente relatada como portadora de uma mutação
no gene da noggin (relato este comprovadamente incorreto e inverídico). Já sabíamos há
muito tempo que os relatos feitos na literatura médica de mutações no gene da noggin nas
pessoas com FOP estavam incorretos.
.. Qual a relação entre a mutação genética da FOP e outras características da doença
tais como perda de audição, angiogênese, etc?
Esta é uma pergunta importante e intrigante, mas nós ainda não sabemos a resposta. Nós
acreditamos que a proteína ACVR1 tenha um papel direto em todos estes processos, e será
importante estudar estes aspectos particulares da função da ACVR1. Este é um mais um
exemplo de onde um modelo animal da FOP verdadeira será extremamente útil, e estamos
atualmente trabalhando para desenvolver este tipo de modelo animal.
.. Onde se localiza o gene ACVR1 (gene da FOP) no genoma humano?
ACVR1, um gene de tamanho médio, está localizado nos pares 158,418,469 (letras
genéticas) aos pares 158,557,131 contando do início do cromossomo dois. Se você
estivesse enviando uma carta a ele, no envelope estaria escrito:
MUTAÇÃO GENÉTICA DA FOP
CGC . CAC
ARGININA PARA HISTIDINA
CODON 206
DOMÍNIO GS (O INTERRUPTOR)
ACVR1
CROMOSSOMO 2
CEP: 158,418,469-158,557,131
GENOMA HUMANO
Se você começasse pelo final do cromossomo 2 e desse uma longa caminhada por uma rua
muito longa (o cromossomo dois é o segundo cromossomo mais longo do genoma
humano), você precisaria dar 158,418,469 passos antes de estar em frente ao ACVR1. Esta
é a casa em que encontramos a mutação da FOP – no terceiro piso, dentro da escrivaninha
antiga, atrás da gaveta, dentro do buraco onde estava a caixa marcada com as palavras
“estas são as chaves do esqueleto.”
.. Durante muitos anos pensou-se que o gene da FOP estava no cromossomo 4. Como
foi que chegamos ao cromossomo 2?
Nossas analises iniciais, que nos levaram a examinar o cromossomo 4, foram feitas com a
utilização de quatro pequenas famílias que apresentavam o padrão clássico de herança
autossômica dominante da FOP. Entretanto, nem todos os indivíduos afetados de cada uma
destas pequenas famílias multigeracionais tinham a má-formação dos dedos grandes dos
pés. Com a experiência de examinas vários outros pacientes FOP ao longo do tempo,
ficamos cada vez menos certos de que os pacientes que não apresentavam as duas
características típicas da FOP (má-formação típica dos dedos grandes dos pés e ossificações
heterotópicas) tivessem a FOP verdadeira. Desta forma, na análise que utilizamos para
encontrar o gene da FOP, decidimos usar apenas um sub grupo de famílias nas quais todas
as pessoas afetadas apresentavam características não ambíguas de ossificações
heterotópicas progressivas e de má-formação dos dedos grandes dos pés. A fidelidade
estrita aos critérios diagnósticos para a FOP, as famílias multigeracionais adicionais, e os
mapas refinados do genoma humano, permitiram que nós esclarecessemos a posição correta
do gene da FOP - que está no cromossomo humano numero dois, no endereço exato
descrito previamente.
.. Como foi descoberto o gene da FOP?
A descoberta do gene do FOP foi o resultado do trabalho árduo de pesquisa de muitos
médicos e cientistas durante muitos anos. Envolveu a identificação e o exame clínico de
famílias multigeracionais, a análise ampla do genoma, a identificação de genes candidatos,
e finalmente o sequenciamento do DNA e a análise dos genes candidatos.
Uma descrição detalhada da análise ampla do genoma e da seleção dos genes candidatos
pose ser encontrada on-line (www.ifopa.org) no 13º Relatório Anual do Projeto de
Pesquisas Colaborativas em FOP ; Maio de 2004.
.. Quando foi descoberto o gene da FOP?
A mutação genética da FOP foi descoberta em Agosto de 2005 no Laboratório de Pesquisas
em FOP na Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia (EUA).
.. Quem descobriu o gene da FOP?
A mutação do gene da FOP foi descoberta por médicos e cientistas no Laboratório de
Pesquisas em FOP na Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia. A primeira
pessoa a reconhecer a mutação do gene da FOP foi Meiqi Xu, uma cientista sênior
altamente respeitada que trabalha apaixonada e incansavelmente no laboratório de FOP
desde 1995. Meiqi havia notado algumas irregularidades no gene ACVR1, um gene
candidato altamente interessante selecionado para analise. Estes achados eram
suficientemente incomuns a ponto de exigir testes mais profundos. Uma mutação que
poderia ser a causa da doença foi suspeitada por Meiqi após ter comparado dados da
seqüência do DNA dos pacientes do FOP e dos controles normais.
Em um e-mail ao Dr. Kaplan, (que assistia à reunião anual do FOPeV - a organização
alemã de FOP, em Valbert, na Alemanha), datado de 17 de agosto de 2005 Meiqi escreveu:
Caro Dr. Kaplan:
Eu gostaria de bater em sua porta no meio da noite, mas eu sei que você não está em casa
nesta semana. Eu acho que as notícias de meus achados sobre o ACVR1 são muito
animadoras!!! Mais de 10 pacientes com FOP e mais de 20 controles normais foram
estudados e os dados do sequenciamento mostram que todos os pacientes com FOP têm
exatamente a mesma mutação heterozigótica, exatamente na mesma posição no gene
ACVR1 e que todos os controles normais não têm esta mutação. Os resultados indicam que
uma única mudança em um dos pares do gene possa estar relacionada com a FOP. Estou
estudando mais pacientes FOP agora para reconfirmar. Falei com a Dra. Shore esta tarde a
respeito dos dados encontrados porque estou muito animada. Estou esperando que você
volte de sua viagem à Alemanha para discutir isto com você. Vamos rezar para que este
seja o gene que estamos procurando.
Tenha uma boa viagem de volta.
Meiqi.”
.. Nós fomos surpreendidos pela descoberta do gene da FOP?
Sim e não. Não, porque nós tínhamos separado o gene ACVR1 para a análise como um
excelente gene candidato no cromossomo-2. Sim, por causa da surpreendente
especificidade da mutação. Ou seja nós não fomos surpreendidos encontrar o gene onde o
encontramos, na “casa” em que o encontramos. Entretanto, fomos surpreendidos por
encontrá-lo na “caixa especial” , dentro da “antiga escrivaninha” (veja neste Relatório a
sessão “A Descoberta do Gene da FOP: Um breve Resumo”).
.. Por que levamos tanto tempo para encontrar o gene da FOP?
Na realidade, não demorou tanto tempo, considerando-se o número pequeno de famílias
multigeracionais que nós tivemos disponível para nos ajudar a localizar o gene. O maior
fator limitante era a escassez de famílias multigeracionais, e levou tempo para
estabelecermos a infraestrutura médica e científica que tornou possível a identificação bem
sucedida destas famílias.
As famílias multigeracionais são o combustível que dão a força necessária para a busca de
um gene que causa uma doença genética humana. Esta busca é feita através de um processo
complexo chamado análise ampla de enlaces do genoma (explicada em profundidade no
13o Relatório Anual do Projeto de Pesquisa Colaborativa de FOP; Maio 2004 - disponível
on-line em: www.ifopa.org).
A descoberta de famílias multigeneracionais adicionais , o uso de critérios clínicos mais
estritos para definir a FOP clássica, o estabelecimento de mapas genéticos mais refinados
do genoma humano (possível pelo trabalho desenvolvido pelo projeto genoma humano), e a
descoberta e caracterização de genes candidatos no intervalo em análise aceleraram a busca
para do gene da FOP durante os últimos anos.
.. Como podemos ter certeza que o ACVR1 é realmente o gene da FOP?
A sustentação para afirmarmos que o ACVR1 é realmente o gene da FOP é enorme:
1. Por ser um gene que codifica um receptor de BMP, o ACVR1 é um candidato de
primeira linha a ser o gene da FOP.
2. O ACVR1 está no cromossomo 2, no exato local ao qual a FOP está relacionada através
de análises genéticas – em todas as famílias multigeracionais clássicas.
3. A mutação da FOP altera a região do ACVR1 que codifica a proteína e substitui um
aminoácido que tem sido altamente conservado durante milhares de milhões de anos de
evolução. Esta substituição acarretaria uma alteração na função do ACVR1.
4. A mutação do gene ACVR1 é vista em todos os pacientes FOP mas não é encontrada em
nenhuma pessoa normal (controle).
5. A mesma mutação no ACVR1 é vista em todos os indivíduos de famílias
multigeracionais afetados pela doença e em todos os indivíduos que têm a FOP clássica que
não fazem parte de famílias multigeracionais.
6. ACVR1 se expressa em vários tecidos, incluindo os músculos esqueléticos e as células
de cartilagem e uma cópia ativada (“enlouquecida”) do gene ACVR1 faz com que as
células musculares se comportem como células ósseas, aumenta a atividade das BMP4,
diminui a atividade dos antagonistas da BMP, expande os elementos cartilaginosos, induz a
ossificação heterotópica, e causa a fusão de articulações normais – características clinicas e
moleculares quase idênticas às que são vistas nas pessoas que têm FOP.
A confirmação final da mutação do gene da FOP será a demonstração de uma mudança
funcional na sinalização da BMP pelo ACVR1(R206H). Estes estudos estão em andamento.
.. Precisamos encontrar mais famílias multigeracionais?
As famílias multigeracionais eram a chave para identificar o gene da FOP. Permitiram que
nós estreitássemos dramaticamente a região do genoma humano onde o gene da FOP está
localizado tornando a nossa busca mais específica, “casa-a-casa”. Sem as famílias
multigeracionais, o trabalho não poderia ter sido realizado. Esta é uma excelente
oportunidade para agradecer a todas as famílias multigeracionais que contribuíram na busca
para o gene da FOP. Sem a sua ajuda, sua cooperação, e sua generosidade, a identificação
do gene do FOP não seria possível.
Agora que o gene da FOP está identificado, nós já não necessitamos encontrar famílias
multigeracionais a fim localizar o gene. Entretanto, nós estamos ainda mais interessados em
encontra-las, e por razões ainda mais importantes - para dar-lhes boas-vindas na
comunidade internacional de FOP, para dar a ajuda e informação a estas famílias que
sofrem o enorme desafio de ter mais de uma pessoa afetada pela doença, e para
disponibilizar a estas pessoas a grande variedade de recursos que a nossa vibrante e
generosa comunidade internacional oferece.
De ponto de vista das pesquisas, quereremos sempre verificar achados genéticos em todas
as famílias multigeracionais novas (bem como em indivíduos esporadicamente afetados)
para sermos vigilantes quanto a possibilidade de variações clínicas e genéticas novas da
FOP. Tais variações, se existirem, certamente refinarão e aprofundarão nossa compreensão
da FOP e fornecerão perspectivas importantes para o tratamento.
.. O gene ACVR1 e a parte específica do gene em que foi encontrada a mutação da
FOP são descritos como estruturas altamente conservadas através da evolução dos
seres vertebrados.
O que isto significa e qual o significado funcional desta conservação al longo da
evolução dos vertebrados?
O gene ACVR1 e proteína ficaram codificados no maquinário molecular do genoma dos
vertebrados (DNA) e nas células dos vertebrados, por mais de duas centenas de milhões de
anos antes dos primeiros dinossauros surgirem na face da Terra. A “palavra”genética que
codifica o aminoácido arginina no códon 206 da proteína ACVR1 foi preservada durante
todo este período de tempo, sugerindo que a natureza precisa manter uma arginina na
posição 206 do ACVR1 para manter o funcionamento normal das células, tecidos e órgãos.
.. Será possível agora fazer um rato com a FOP verdadeira? Que são os obstáculos?
Como o rato será chamado? Que este rato nos permitirá fazer? Como nos ajudará
encontrar tratamentos melhores e eventualmente uma cura?
Agora que a mutação do gene da FOP foi identificada, é muito importante desenvolver um
rato geneticamente projetado com exatamente a mesma mutação no ACVR1 que é
encontrada nas pessoas que têm a FOP. O gene ACVR1 é altamente conservado durante
toda a evolução dos vertebrados, dos peixes aos ratos e aos seres humanos, e o códon
específico que é mutado na FOP (códon 206) é exatamente o mesmo em todos que tem a
FOP clássica.
Ainda não sabemos se o rato ira ou não desenvolver realmente a FOP. Apesar do gene
ACVR1 no rato ser quase idêntico àquele nos seres humanos (e ao códon específico do
gene mutado na FOP é verdadeiramente idêntico), é possível que o rato não desenvolva a
FOP, pois outros genes do genoma do rato podem modificar o desenvolvimento do FOP.
Nós não podemos prever o que acontecerá, mas faremos o tal rato e prestaremos atenção
nele cuidadosamente. Examinaremos os dedos com muito com cuidado para ver se há má
formação, e, naturalmente, procuraremos por qualquer pequeno osso heterotópico que
possa surgir.
É tecnicamente difícil fazer um rato com FOP verdadeira, mas o conhecimento que
precisamos para fazer este rato está presentemente disponível. O desenvolvimento da FOP
em um rato geneticamente projetado irá proporcionar outro enorme avanço nas pesquisas
da FOP. Nos permitirá estudar o processo da formação da lesão da FOP e testar os
medicamentos e terapias que seriam extremamente difíceis ou perigosas de testar sem tal
modelo. Em muitas maneiras, um rato geneticamente projetado com FOP verdadeira nos
ajudará dramaticamente a avançar na busca de tratamentos melhores e de uma cura.
Entretanto, nós teremos que esperar e ver se o genoma do rato e a sua fisiologia irão
cooperar com nossas tentativas científicas de reproduzir a FOP. Se um rato com a FOP
verdadeira for desenvolvido, teremos uma competição para nomeá-lo. Fique ligado!
.. A mutação do gene da FOP afeta ACVR1, um receptor de BMP Tipo I.
Que outras doenças humanas estão associadas a mutações nos receptores de BMP?
A mutação do gene da FOP é a única mutação genética em seres humanos que foi, até o
presente momento, associada ao gene ACVR1. Entretanto, a mutação no gene ACVR1 que
ocorre na FOP está em meio a uma lista crescente de doenças humanas causadas por
mutações em receptores de BMP, que incluem mutações do BMPRIA (que causam a
síndrome dos pólipos do cólon), BMPRIB (que causam uma síndrome com malformações
congênitas dos membros e dedos), e do BMPR2 (que causam a hipertensão pulmonar
primária, uma doença fatal que atinge os vasos sanguíneos dos pulmões). A mutação no
ACVR1 que causa a FOP aumenta esta lista e estabelece uma ligação específica entre uma
doença catastrófica que causa a formação de ossos renegados e o altamente conservado
caminho de sinalização da BMP.
Embora o ACVR1 fosse reconhecido previamente como um receptor para BMPs, as
investigações de seu papel funcional no desenvolvimento embrionário e na regulagem da
diferenciação celular têm sido extremamente limitadas. A identificação de uma mutação
específico no ACVR1 que causa uma doença, tem implicações diagnósticas e terapêuticas
críticas para a FOP e identifica um novo foco investigativo para a biologia do esqueleto e
para a medicina regenerativa.
.. Existe alguma outra doença genética humana em que a mutação é tão específica e
precisa como é na FOP?
Conhecemos outras duas doenças humanas genéticas nas quais a grande maioria dos
pacientes apresenta uma mutação em um local específico do gene que as causa. Uma delas
é a Síndrome de Timothy - uma doença complexa que afeta múltiplos órgãos – e a outra é a
acondroplasia – uma forma comum de nanismo. Na acondroplasia, o gene afetado é
também um receptor chamado receptor 3 dos fatores de crescimento dos fibroblastos
(FGFR3). Mas, ao invés de ser um receptor para BMPs, o FGFR3 é um receptor para um
outro grupo muito importante de moléculas sinalizadoras chamadas fatores de crescimento
dos fibroblastos (FGFs). Na acondroplasia, a mutação muda um aminoácido muito
especifico no local em que o receptor está ancorado na membrana da célula. A função
normal do FGFR3 é diminuir a velocidade do crescimento das células de cartilagem nas
placas de crescimento dos ossos em formação. A mutação na acondroplasia, faz com que o
FGFR3 se torne mais ativo, diminuindo ainda mais a velocidade de crescimento (mais do
que deveria fazer) – e o resultado é o nanismo. Como na FOP, a mutação da acondroplasia
afeta apenas uma cópia do gene responsável pela doença. Apesar de a maior parte das
mutações que causam doenças genéticas afetar apenas um gene, as mutações costumam
estar dispersas por todo o gene. Isto não acontece com a síndrome de Timothy e com a
acondroplasia e também não acontece com a FOP clássica. Estas são as únicas doenças
genéticas humanas conhecidas nas quais a mutação presente na maior parte dos indivíduos
afetados é causada pela substituição de uma única letra genética em todo o genoma
humano, em meio a seis bilhões de letras genéticas.
.. Como a descoberta do gene da FOP irá afetar as pesquisas sobre a FOP?
Nós agora sabemos a causa do FOP a nível genético, e não levará muito tempo para
compreendermos o mecanismo a nível molecular – em outras palavras, descobrir como a
mutação afeta a função do receptor ACVR1, e como conseqüência afeta o destino das
células. Talvez este conhecimento possa ser aplicado – não apenas para o entendimento e o
tratamento da FOP, mas também para o entendimento e tratamento de muitas doenças
comuns que afetam o esqueleto – doenças como formas não genéticas de ossificação
heterotópica (que surgem após colocações de próteses no quadril, traumatismos cranianos,
traumas de medula, traumas esportivos e traumas por explosões em guerras), ossificações
heterotópicas em válvulas cardíacas no caso de doenças terminais que afetam estas válvulas
e até mesmo osteoartrite.
Talvez, algum dia nós possamos aproveitar a mutação do gene que causa a formação de
ossos renegados na FOP e para produzirmos ossos de uma maneira controlada - para os
pacientes que têm osteoporose grave, para aqueles com perda óssea grave após
traumatismos, fraturas que não consolidam, ou para crianças que têm malformações
congênitas da medula e dos membros.
.. Por que há tanta excitação pela descoberta do gene da FOP?
O excitamento sobre a descoberta do gene do FOP é resumido em uma carta escrita pelo
Dr. Kaplan e pela Dra. Shore aos editores da Nature Genetics , a revista sobre genética mais
importante de todo o mundo, na qual a descoberta do gene do FOP está publicada (versão
on-line: 23 de Abril de 2006).
“A identificação da mutação que causa a FOP é altamente significativa para pacientes com
esta doença uma vez que irá direcionar o foco dos esforços de pesquisa para o
desenvolvimento de terapias desesperadamente necessárias. Entretanto, acreditamos
intensamente que esta descoberta será do interesse geral de todos os médicos e cientistas de
todo o mundo por diversas razões:
1. O estudo identifica da mutação genética da FOP, uma doença grave e incapacitante que
atinge os seres humanos, e desta forma identifica o gene, ACVR1, como uma chave
reguladora da diferenciação celular.
2. A FOP é a primeira doença humana de origem genética relacionada ao ACVR1.
3. Apesar de a FOP ser uma doença rara, o entendimento da causa genética da formação
desregulada de ossos que ocorre nos pacientes com esta doença tem implicações
importantes para uma grande quantidade de doenças mais comuns que afetam o esqueleto.
2. O gene da FOP é uma das mutações genéticas mais específicas associadas a uma doença
humana. Uma doença causada pela mutação de um aminoácido específico é um achado
incomum e foi identificado somente em outras duas doenças genéticas humanas -
acondroplasia, uma forma de nanismo, e a síndrome de Timothy, uma rara doença genética
que afeta múltiplos sistemas orgânicos.
5. ACVR1 codifica um receptor Tipo I para as proteínas osteomorfogênicas (BMPs).
O caminho de sinalização das BMP é um dos caminhos de sinalização mais conservados na
natureza com papéis importantes não somente na formação do osso, mas também na
formação de outros órgãos durante o desenvolvimento embrionário inicial.
6. O campo de sinalização das BMP recebido enfoque em outros receptores tipo I
(BMPRIA e BMPRIB) como reguladores da diferenciação celular em cartilagem e osso. A
identificação do ACVR1 como um regulador crítico da formação de osso pela via
endocondral durante a embriogênese e de sua ação nos músculos e tecidos conectivos após
o nascimento irá indubitavelmente redirecionar os pensamentos e estimular maiores e novas
pesquisas sobre a biologia óssea. Esta descoberta terá um grande impacto na biologia
esquelética e na medicina regenerativa.”
.. Quanto tempo levará para usarmos este novo conhecimento para desenvolver
tratamentos e a cura?
Esta é a pergunta a pergunta mais difícil de todas a ser respondida e somente um tolo
estabeleceria um limite de tempo para isto. Não há nenhuma dúvida que a mutação do gene
da FOP é informação mais valiosa no enigma do FOP, mas não é a única que precisamos.
Precisaremos entender como o ACVR1 normal e alterado funciona e interage com os outros
receptors de BMP, como ele é regulado em condições normais e na FOP, como afeta e
altera o destino das células nas quais ele se expressa, como é afetado por traumatismos e
como ele funciona durante a embriogênese e após o nascimento. Este conhecimento nos
ajudará a determinar quais os tipos de drogas que precisaremos desenvolver e como iremos
administra-las aos pacientes.
Nós dissemos freqüentemente que a pesquisa da FOP é como tentar entender o diagrama de
fiação de uma bomba atômica de forma que a bomba possa ser desarmada com segurança
antes de explodir. Nós identificamos a mutação da FOP, o disparador da bomba atômica.
Agora, nós temos que entender como inativar este disparador com segurança. Isto levará
tempo. Temos muito mais coisas para aprender sobre esse disparador, e como ele está
conectado à bomba. Esta notícia é séria e mais sombria.
Mas a excelente notícia é que agora temos um alvo extremamente específico para o
desenvolvimento de remédios que irá imediatamente chamar a atenção de uma grande
quantidade de médicos e cientistas para este gene que foi descoberto e para a FOP.
.. Por que o ACVR1 é considerado a “chave do esqueleto”?
ACVR1 é a chave de esqueleto porque contém os segredos da formação de um segundo
esqueleto. É uma chave mais importante do que imaginamos. ACVR1 é um gene dentre
algumas dúzias de genes e proteínas que têm sido usadas durante os últimos meio bilhões
de anos para construir o esqueleto externo e interno de organismos vivos, das moscas de
fruta aos seres humanos. Remover o ACVR1 de um organismo, é letal. Se ele for alterado,
há um problema. A mutação da FOP no ACVR1 é uma chave vital para destrancar alguns
dos mistérios mais secretos da natureza.
.. Quão importante é a descoberta do gene da FOP?
“A Natureza provavelmente mostrará seus mistérios em situações nas quais ela mostra
traços do seu trabalho, fora do trajeto comum”. Estas palavras foram escritas por William
Harvey, descobridor do sistema circulatório em 1657, em uma carta que certamente poderia
ser o prefácio da descoberta do gene da FOP quase 350 depois. O ACVR1(R206H) não é
simplesmente a mutação que causa uma doença genética rara e incapacitante, mas é a chave
molecular de um processo biológico intrigante - a formação de um sistema orgânico
ectópico, um segundo esqueleto.
Como o autor Thomas Maeder disse em um artigo sobre a FOP no jornal The Atlantic
Monthly (“Algumas Centenas de Pessoas Transformadas em Ossos”, de Fevereiro de
1998), “A FOP e seus problemas estão no caminho de várias disciplinas que parecem não
estar relacionadas entre si. As respostas para as perguntas que a FOP apresenta irão servir
para responder questões ainda maiores sobre como o corpo cria a sua própria forma e então
sabe onde parar; como os tecidos decidem se transformar naquilo que são e por que não se
transformam em algo diferente.”
A descoberta da mutação no ACVR1 que causa o FOP ilustra como uma mínima alteração
em um componente de um caminho sinalizador crítico pode conduzir à formação de um
segundo esqueleto ou de um esqueleto ectópico. ACVR1 (R206H) terá que ser desativado,
neutralizado, ou contornado para que se possa tratar ou curar a FOP, desafios terapêuticos
que se encontram adiante de nós - mas que também podem ser aproveitados para criar osso
e esqueleto para aqueles que o necessitam desesperadamente - para aqueles que têm
malformações esqueléticas congênitas, que têm perda catastrófica perda óssea por
traumatismos graves ou amputações e, naturalmente, para as pessoas que têm doenças mais
comuns como a osteoporose, que afeta milhões de indivíduos.
A descoberta do gene da FOP é a descoberta a mais importante na história das pesquisa
desta doença e é também uma descoberta extraordinariamente importante para toda a
biologia do esqueleto.
.. Quem contribuiu para a descoberta do gene da FOP?
A descoberta do gene da FOP foi um esforço mundial realizado por muitas pessoas durante
os últimos quinze anos. Nós agradecemos aos membros do Consorcio Internacional de
Pesquisas em FOP que identificaram as famílias multigeracionais e/ou fizeram
contribuições importantes para este esforço colaborativo. Agradecemos aos pacientes e às
famílias FOP por ter-nos fornecido amostras de sangue para os estudos e pela sua coragem
e fé durante esta longa jornada.
Nós agradecemos a Jeannie Peeper e Amanda Cali por sua inspiração e liderança na
comunidade internacional de FOP; a muitos colegas pelas valiosas discussões sobre o curso
destas investigações, e aos muitos médicos de todo o mundo que nos enviaram pacientes
FOP e os ajudaram nos mandando amostras de sangue e tecido para análise. Reconhecemos
com apreço as contribuições dos cientistas de nossa própria universidade por sua ajuda
técnica extraordinária e pelas valiosas discussões durante a caminhada até esta descoberta.
Nós agradecemos as pessoas de muitas comunidades de todo o mundo, por sua fé e
generosidade durante todos estes anos.
Agradecemos também aos vários membros do laboratório de pesquisas em FOP (membros
atuais e que já deixaram de trabalhar conosco) por sua dedicação e apoio técnico
inestimáveis, particularmente aqueles que participaram na seleção do gene do candidato por
muitos anos.
A descoberta do gene da FOP foi apoiada pela Associação Internacional de Fibrodisplasia
Ossificante Progressiva, por doações das famílias Weldon e Cali e seus amigos, pelo
Professorado de Ortopedia Molecular Isaac & Rose Nassau, pelas sociedades Stephen
Roach-Whitney Weldon, Roemex e Grampian, pela Universidade da Pensilvânia e pela
Universidade de Oxford, por doações da Associação Pierre Yves, FOPeV, e do
National Institutes of Health, pelo povo de Santa Maria e por várias pessoas,
famílias, amigos e comunidades ao redor do mundo que contribuíram generosa e
incansavelmente para os esforços em prol da FOP. Dedicamos esta descoberta à memória
das crianças e adultos com FOP que nos inspiraram e nos deram determinação para
alcançar este extraordinário marco nas pesquisas sobre a FOP.
.. O que irá acontecer agora nas pesquisas sobre a FOP?
Ironicamente, esta pergunta foi nos foi enviada há pouco tempo por Hugo Fahlberg, uma
criança de sete anos que tem FOP e que vive em Eskilstuna, na Suécia. A mãe de Hugo,
Marie, nos escreveu o seguinte e-mail:
“Caro Fred:
Hugo está comendo o seu jantar e planejando para seu futuro - seu futuro no hockey e no
futebol - e ele sabe que você deverá encontrar o gene antes que ele possa jogar o hockey de
verdade - e que até lá ele deve jogar com seus amigos em casa na grama e com cuidado.
Mas, hoje, ele tem uma pergunta que eu fui incapaz de responder. Por isto eu deixei que ele
mesmo lhe escrevesse, e aqui está: Quando você encontrar o gene, o que você vai fazer com
ele?
Assinado, Hugo.”
Bem, Hugo, esta é uma pergunta maravilhosa, e não poderia ter vindo em uma hora melhor!
Nós acabamos de encontrar o gene da FOP! A primeira coisa que nós vamos fazer é uma
grande festa para comemorar!! Agora, nós sabemos finalmente a causa da FOP, e esta é
uma razão comemorar porque nos dá o primeiro indício real sobre como conserta-la.
Mesmo antes da festa, nós fizemos um pouco de lição de casa e escrevemos uma descrição
da descoberta do gene da FOP para outros cientistas e doutores. Achamos que muitos
doutores e cientistas de todo o mundo estarão interessados em saber qual é o gene que
causa a FOP , e talvez em pesquisar sobre ele também. Alguns cientistas poderão até
mesmo usar esta informação para ajudar algumas pessoas a fabricar mais ossos, como as
que estão com os ossos quebrados por jogar futebol e os outros esportes, ou algumas
crianças que nasceram sem uma quantidade suficiente de ossos em determinadas partes de
seu corpo, por exemplo.
Nós estamos tentando agora fazer um rato que tenha a FOP verdadeira, e já começamos a
trabalhar nisto. Os genes do rato são muito parecidos com os genes das pessoas, por este
motivo, a descoberta do gene da FOP nos dá uma grande pista sobre como fazer um rato
com FOP. Se nós pudermos fazer um rato com a FOP verdadeira, iremos testar remédios
novos no rato antes de testa-los em você. Agora que sabemos qual é o gene do FOP, temos
uma idéia melhor sobre os tipos de remédios que podem parar a FOP, para que crianças
com FOP possam jogar hockey e futebol sem correr o risco de formar ossos a mais pelo
corpo caso se machuquem. Nós ainda não temos estes remédios, mas já começamos a
busca-los.
A descoberta do gene da FOP é , pois nos ajudará a resolver o enigma da FOP.
Obrigado por fazer uma pergunta tão interessante!
Com amor a você e a toda a sua família,
Dr. Kaplan.
PROJETO COLABORATIVO DE PESQUISAS EM
FIBRODISPLASIA OSSIFICANTE PROGRESSIVA
(FOP)
ABRIL 2006
FREDERICK S. KAPLAN, M.D.
EILEEN M. SHORE, PH.D.
A pesquisa sobre a FOP não é uma corrida ou uma maratona, mas sim uma viagem épica
em uma remota e formidável cadeia de montanhas da ciência e da medicina onde picos
maciços de gelo e torres de pedra se estendem sobre o vale e na qual cada pedaço de rocha
e barranco representa inimagináveis perigos e promessas. Por quinze longos anos,
estivemos procurando nesta imensidão imaginária desolada e perigosa – o metafórico pico
da cadeia de montanhas da FOP, cuja descoberta criaria um farol de esperança que
iluminaria instantaneamente o nosso mundo.
Durante quinze longos anos…
… Era final de Agosto de 2005. O ar estava rarefeito e a subida difícil. O ângulo da subida
era íngreme e nossa passagem precária. Cada passo era tedioso, trabalhoso e exaustivo.
Tomamos nosso caminho de pedra em pedra através trilhas inexploradas, por entre nuvens
que obscureciam a nossa visão. Não podíamos ver o precipício abaixo de nós e tropeçamos
– uma cambaleada que fez os nossos corações pararem. Enquanto lutávamos para retomar o
equilíbrio com alguns passos rápidos, emergimos em um mundo estranho.
Pela primeira vez em quinze anos, neste impiedoso circo de montanhas, estávamos acima
das nuvens. Cada passo era iluminado pelos raios de sol que explodiam em todas as
direções,e adiante havia um céu de horizonte infinito. A visão de picos menores surgia no
sólido tapete de nuvens abaixo de nós. Estávamos atônitos pela revelação, como se
estivéssemos sendo transportados por um sonho.Seria possível? Nós revisamos nossa
trajetória, nossos passos finais, nossos mapas e continuamos perplexos. O silêncio era
reverencial. Quinze anos nas altas montanhas e finalmente, finalmente havíamos alcançado
o topo. Havíamos descoberto o gene da FOP. XXXX
O gene da FOP – não é apenas a mais importante descoberta do ano, da década e do
milênio, mas é inquestionavelmente a mais importante descoberta da história das pesquisas
em FOP. Esta é uma descoberta que não pertence a um cientista, ou a um médico ou
laboratório. Ela pertence a toda a comunidade FOP de todo o mundo e à posteridade. É uma
descoberta que mudará tudo no campo das pesquisas em FOP e esperamos que muito mais.
Em um suplemento especial deste Relatório Anual, iremos compartilhar com vocês os
detalhes desta descoberta tão excitante, os caminhos que nos levaram ao topo, e as
implicações que ela tem nas pesquisas sobre a FOP a partir deste dia. Resumindo, este é o
início de uma nova era.
Algumas pessoas nos pediram para escrever uma versão menor do Relatório Anual de FOP.
Aqui está ela, em oito palavras, em forma de título: Descoberto o Gene da FOP: A Chave
do Esqueleto Oferece uma Nova Esperança.
Costumamos dizer que quando os avanços reais ocorrerem, não precisaremos de livros, mas
apenas de pedaços de papel nos quais poderemos rabiscar os segredos mais sagrados da
natureza; guardados durante períodos geológicos de tempo – no caso do gene da FOP por
quase 500 milhões de anos – muito mais tempo do que as nossas montanhas metafóricas
existem.
Para aqueles que gostam da precisão da matemática, oferecemos esta equação:
FOP = ACVR1(c.617G>A; R206H)
Esta é toda a informação que você necessita para recriar a FOP. Tão pequeno que cabe em
uma casca de uma noz. Falaremos mais a respeito disso mais tarde (veja o suplemento do
15° Relatório Anual).
Fugindo à tradição, devotaremos todo o relatório anual e seu suplemento a apenas um
assunto – a descoberta do gene da FOP. Antes, um pequeno resumo da descoberta e depois
algumas outras manchetes do ano.
A DESCOBERTA DO GENE DA FOP: UM BREVE RESUMO XXX
O gene da FOP foi descoberto no Laboratório de Pesquisas em FOP na Universidade da
Pensilvânia, na Filadélfia, em Agosto de 2005. Foi uma descoberta incrível. Quando
iniciamos nossa viagem pelas pesquisas em FOP há 15 anos atrás, nossa área de exploração
era todo o genoma humano, que contém o incrível número de seis bilhões de pares de DNA
em cada célula – em outras palavras, o “universo genético humano”. Utilizando como guia
marcadores moleculares de seqüências de DNA do genoma humano, juntamente com
informações sobre estes marcadores moleculares no DNA de cada paciente (das famílias
multigeracionais principais que encontramos nos últimos quinze anos), conseguimos
estreitar nossa área de exploração do gene da FOP – passando do “universo genético
humano” para a galáxia, da galáxia para o sistema solar, do sistema solar para o planeta, do
planeta ao hemisfério, do hemisfério ao continente, do continente ao país, do país à região,
da região ao estado, do estado ao condado, do condado à cidade e da cidade ao bairro. No
ultimo relatório anual, nós dissemos que estávamos “dentro do bairro”, e que bairro grande
era esse!
Durante o ano de 2005, nós obtivemos o mapeamento genético de duas famílias FOP
multigeracionais adicionais e estreitamos ainda mais a localização do gene para “uma rua
larga” – algumas centenas de “casas” (genes candidatos) no cromossomo humano 2. Um
gene candidato para a FOP era um gene que, quando danificado poderia plausivelmente
causar a FOP.
Como nos anos anteriores, nós checamos vários genes candidatos (casas em nossa rua
genética) e não encontramos nada de interessante para a FOP. Entretanto, uma destas casas,
parecia particularmente interessante baseado no tráfego molecular que vimos na vizinhança
genética. Decidimos entrar na casa, procurar em cada andar, cada cômodo, cada mobília e
não encontramos nada. “Este não deve ser o lugar em que está o gene da FOP”, pensamos .
Estávamos prontos para abandonar a casa e ir adiante.
Estávamos no ultimo andar da casa, no ultimo cômodo. Checamos todas as caixas, todos os
móveis, todas as gavetas e não encontramos nada – nem uma pequena pista. Quando
estávamos prestes a ir embora, notamos pela primeira vez uma Linda escrivaninha antiga,
escondida em um canto mal iluminado do quarto. A escrivaninha era pequena e gasta pelo
tempo. Caminhamos até ela e abrimos metodicamente todas as gavetas. Novamente, não
encontramos coisa alguma. As gavetas estavam vazias. Quando estávamos fechando a
última gaveta, ela repentinamente emperrou. Removemos a gaveta para ver qual era o
problema, e atrás dela encontramos um fundo falso. Nós então o removemos e encontramos
um buraco. Dentro deste buraco, havia uma pequena caixa de ouro. Tiramos a caixa e a
abrimos. Dentro dela, encontramos duas pequenas chaves de ouro – as menores que se pode
imaginar. As chaves eram idênticas, a menos por um pequeno entalhe. Viramos as chaves e
em uma delas estava escrita a palavra “NORMAL”; na outra a palavra “FOP.” Olhamos
dentro da tampa da pequena caixa e nela estava gravado, no mais antigo código genético as
palavras: “ESTAS SÃO AS CHAVES DO ESQUELETO.” Havíamos encontrado o gene e
as chaves para o universo da FOP. Ficamos atônitos, parados, olhando para o começo de
um novo mundo. XXX
O GENE FOP
O gene FOP é conhecido como ACVR1. Este gene codifica uma proteína chamada ACVR1
ou Activin Receptor Tipo 1A, que é um receptor de uma proteína osteomorfogênica (BMP)
similar ao BMPRIA e ao BMPRIB, os dois receptores de BMP de que vocês já ouviram
falar em relatórios anteriores. (simplificando, o gene ACVR1 manda o corpo produzir um
receptor chamado ACVR tipo 1 ao qual a BMP se liga para poder agir).
GENE ACVR1
BMP
Obs: o ACVR1 está danificado de tal forma que envia sinal para o corpo fabricar ossos,
mesmo sem a ação das BMPs
O ACVR1 era originalmente tido como o receptor do fator de crescimento Activin,
entretanto estudos recentes mudaram esta perspectiva. Na verdade, o ACVR1 é um receptor
de BMP4, e também de outras BMPs. O ACVR1 é necessário à vida e tem um papel
importante no desenvolvimento do coração, articulações, espinha e membros. O ACVR1
tem uma grande expressão nos músculos esqueléticos e no tecido conectivo, mas suas
funções normais nestas células e tecidos são desconhecidas. O gene ACVR1está localizado
no braço longo do cromossomo humano 2. Cada pessoa tem duas cópias do gene ACVR1.
As pessoas que têm FOP possuem uma cópia normal do gene ACVR1 e uma cópia
danificada.
Até o momento nós examinamos os genes ACVR1 em mais de 60 pacientes com
características clássicas de FOP (má formação congênita dos dedos grandes dos pés e
PRODUÇÃO DE
RECEPTORES DE
BMP ACVR1
RECEPTOR
ACVR 1
+ = AÇÃO DAS BMPs NO CORPO,
INCLUINDO FORMAÇÃO DE OSSO
ossificação heterotópica progressiva em padrões anatômicos característicos) e todos têm a
mesma mudança na seqüência do DNA, exatamente no mesmo local do gene ACVR1. A
mutação da FOP ocorre em apenas letra do DNA (dentre seis bilhões de letras do DNA
existentes em todo o genoma humano), exatamente no mesmo ponto em todas as pessoas
que têm a FOP clássica. Não importa se a pessoa herdou uma cópia danificada do gene
ACVR1 de um pai afetado (como em uma das famílias multigeneracionais) ou se esta
pessoa apresenta uma mudança nova (espontânea) da seqüência do DNA. Exatamente a
mesma mutação no ACVR1 é vista em indivíduos afetados de cada tipo étnico, racial, e
geográfico.
A mutação da FOP faz com que um aminoácido chamado histidina (abreviadamente “His”)
-aminoácido é como se fosse um tijolo que forma a proteína - seja substituído para um
aminoácido chamado arginina (“Arg”) na posição 206 da proteína ACVR1 em todas as
pessoas que têm FOP clássica. Essa única substituição do aminoácido em ACVR1 causa a
FOP. Como dissemos, ACVR1 é um receptor de BMP, um interruptor molecular que
determina o destino das células no qual ele é expresso.
A posição 206 do gene ACVR1 está em uma parte do receptor que está dentro da célula -
um componente do interruptor de controle que determina como, quando e qual a
intensidade do sinal molecular que será transmitido para a molécula seguinte no caminho
de sinalização. Ou seja, a posição 206 de ACVR1 é o entalhe na chave da FOP que é
diferente da chave normal.
O gene ACVR1 estava no topo de nossa lista de genes candidatos mais prováveis, mas nós
nunca esperamos encontrar o tipo de mutação que encontramos - uma mutação diferente de
todas as outras vistas no campo da genética humana. É uma mutação incrível em termos de
fidelidade e uniformidade toda a comunidade FOP de todo o mundo.
A mutação afeta não somente o mesmo gene em cada indivíduo com FOP clássico, mas
afeta o mesmo segmento do gene (exon), da mesma palavra genética (codon) do gene, e, na
verdade, da mesma letra genética (nucleotídeo) do gene em todas as pessoas com FOP
clássico. É uma descoberta de tirar o fôlego.
Há diversos anos, os cientistas ativaram formas artificiais de ACVR1 (similar mas não
idênticas àquelas que nós agora sabemos que causam a FOP), as injetaram em embriões da
galinha e do peixe zebra, e descobriram que estes genes aumentavam a ação da BMP4, e
diminuíam a ação dos antagonistas das BMP , induziam a ossificação heterotópica e
estimulavam a fusão das articulações – características clinicas e moleculares das pessoas
que têm FOP.
A substituição do aminoácido histidina pela arginina na posição 206 do gene
ACVR1 provavelmente altera a estrutura do gene ACVR1 e sua interação com outras
proteínas. XXXXXXX
A forma exata como esta mutação causa a mudança no sinal que é transmitido para as
células do núcleo (desencadeando assim uma mudança no destino da célula) é ainda
desconhecida, mas já é assunto de estudos intensos no Laboratório da FOP e deverá ser
melhor compreendido antes que tratamentos adequados sejam desenvolvidos. É como
descobrir um curto-circuito especifico em um interruptor também muito especifico (e no
caso da FOP, no interruptor que transforma uma lâmpada em uma bomba atômica). Agora
sabemos como é o interruptor danificado na FOP mas não podemos desarma-lo com
segurança até que saibamos exatamente como ele funciona. E já estamos trabalhando nisto,
podem apostar!
A presença do aminoácido arginina na posição 206 do gene ACVR1 foi conservada durante
toda a evolução dos vertebrados por quase 500 milhões de anos. Isto significa que a
natureza não pode tolerar uma substituição de aminoácidos em um gene sem que haja
graves conseqüências.
A ACVR1é uma antiga proteína “ajustada às suas maneiras,” e que não gosta de ser
modificada.
A mutação da FOP, uma substituição do aminoácido histidina pelo aminoácido arginina na
posição 206, conseqüentemente violou uma das proteções críticas que a natureza projetou
no gene ACVR1 e portanto também no caminho de sinalização das BMPs durante centenas
de milhões de anos de evolução. É uma regra de segurança que existe em peixes, galinhas e
humanos, e que já existia muito antes de os dinossauros surgirem na face da Terra. A
mutação da FOP inutiliza um antigo interruptor de segurança no gene ACVR1 e no receptor
que ele codifica.
A descoberta da mutação existente na FOP no gene ACVR1 confirma nossa hipótese
original a respeito da causa da doença, valida nossos trabalhos anteriores sobre a alteração
na regulagem do caminho de sinalização das BMPs na FOP, e fornece o primeiro indício de
como este interruptor quebrado pode estar emperrado na posição “ON” (ligado). Entretanto,
ainda não sabemos completamente a forma como o interruptor danificado ativa a formação
de ossos ou como é influenciado por traumatismos ou outros fatores desencadeantes
imunológicos e este conhecimento será crítico para a elaboração de tratamentos efetivos
para desativar o interruptor (tirar da posição “ON”). Já iniciamos nossas investigações
sobre estas importantes questões.
A descoberta do gene da FOP também fornece a oportunidade para a produção de ratos
através de engenharia genética que tenham a FOP clássica – um desenvolvimento que
abriria a porta para a elaboração de tratamentos e para o teste dos mesmos. Apesar de
tratamentos eficazes não estarem disponíveis imediatamente, nenhuma descoberta expandiu
tanto e tão rapidamente o nosso horizonte ou nos deu mais esperança.
A descoberta do gene da FOP é o caminho mais brilhante que temos em nossa jornada para
o encontro de uma cura.
Esta descoberta estabelece uma ligação específica e robusta entre uma doença humana
catastrófica e um caminho de sinalização celular altamente conservado na natureza e nos
traz um objetivo atormentante para a descoberta de drogas tanto para a FOP como para a
medicina regenerativa. A descoberta do gene da FOP será significativa para cientistas de
todo o mundo e para médicos em vários campos da medicina.
Causa e cura sempre foram os princípios que guiam as pesquisas sobre a FOP.
Hoje, estamos no meio do caminho.
AS OUTRAS NOTÍCIAS DO ANO
Apesar de a descoberta do gene da FOP ter compreensivelmente cativado a nossa atenção,
outros destaques das pesquisas durante o ano de 2005 incluem as seguintes descobertas e
achados:
.. Dois grupos principais do caminho que regula os sinais que vão para as BMPs estão
desregulados nas células de quem tem FOP. Um destes grupos parece estar em especial
atividade durante o desenvolvimento do indivíduo e o outro em resposta ao stress físico.
Entretanto, existe uma grande relação entre os dois. A forma exata como a mutação
genética recentemente descoberta na FOP afeta os dois grupos citados acima será o foco de
estudos intensos no Laboratório FOP daqui para frente e este trabalho irá revelar novas
oportunidades de tratamento. Dois artigos importantes sobre este assunto foram publicados
pelo Laboratório FOP em 2005; um no “Journal of Bone & Mineral Research”, e o outro no
“Clinical Reviews in Bone and Mineral Metabolism”. Outro manuscrito foi aceito
recentemente para publicação.
.. Células-tronco do tecido conectivo que foram isoladas de dentes de bebês, fornecem uma
nova e importante ferramenta para a investigação dos caminhos que sinalizam as BMPs nas
células das pessoas com FOP. Até pouco tempo atrás, todos os nossos estudos “in vitro”
(“in vitro” se refere a estudos feitos em tubos de ensaio, não em seres vivos – neste caso o
autor se refere a culturas de células) vinham sendo conduzidos em células linfoblastóides
derivadas do sangue devido à facilidade e segurança em se obter estas células através de
exames de sangue de rotina. Apesar de algumas células do sangue terem seu papel nos
estágios iniciais dos surtos de FOP e estarem presentes nas lesões iniciais, elas não são as
células que primariamente formam os ossos heterotópicos nas lesões de FOP. Desta forma,
é essencial estudar o caminho das BMPs em um tipo de célula que possa ser mais
representativa dentre as células que estão presentes nas lesões fibroproliferativas iniciais da
FOP (pre-ósseas). As células-tronco do tecido conectivo, isoladas dos dentes de bebês
fornecem este material; e estão se tornando cada vez mais importante no estudo dos dois
grupos principais do caminho que regula os sinais que vão para as BMPs na FOP.
.. Pelo menos duas populações distintas de células-troco adultas são necessárias para formar
um esqueleto ectópico. A questão central é: Que tipo de célula-tronco ou célula progenitora
é diretamente responsável pela formação do segundo esqueleto na FOP? Descobrimos que
ao menos duas populações de células-tronco são necessárias para a formação de um
esqueleto ectópico: uma que dê origem à medula óssea e outra que dê origem ao arcabouço
do esqueleto. É muito interessante que a ativação do caminho de sinalização das BMPs é
suficiente para recrutar e regular de forma coordenada as duas populações de células-tronco
seguindo um padrão dinâmico que não pode ser reproduzido isoladamente por cada uma
destas populações. Esta importante descoberta é a base para o entendimento de como a
mutação altamente específica no gene ACVR1 leva ao recrutamento tecidual local de
discretas populações de células-tronco capazes de construir um esqueleto ectópico.
.. A sinalização anormal das BMPs na FOP afeta a formação e o funcionamento das
articulações. Durante muitos anos, observamos que a maior parte das crianças com FOP
apresenta endurecimento do pescoço muito antes de formar ossos ectópicos neste local. Por
este motivo, conduzimos um estudo radiológico dos ossos e articulações do pescoço em 70
crianças com FOP para determinar o local exato e a gravidade do problema. Observamos
anormalidades congênitas dos ossos e articulações do pescoço em quase todas as crianças
jovens que têm FOP. É ainda mais interessante notarmos que estas anormalidades estavam
presentes antes do surgimento das ossificações heterotópicas no pescoço e eram
impressionantemente similares às vistas nos ratos que não produzem a Noggin (antagonista
das BMPs) que foram desenvolvidos por engenharia genética. Uma vez que estes ratos não
produziam a Noggin, suas BMPs eram bastante ativas. Sabemos agora que a causa da FOP
é um receptor de BMP danificado (o ACVR1) e não uma quantidade menor de Noggin, e
que o resultado final é similar – uma sinalização aumentada para as BMPs. Ë ainda mais
importante dizer, que esta sinalização super ativa das BMP não tem conseqüências apenas
na formação de ossos heterotópicos, mas também na má formação das articulações –
especialmente dos dedos grandes dos pés, mas também nas articulações do pescoço (e
talvez também de outras articulações, como as que ligam as costelas à coluna). Desta
forma, a mutação no ACVR1 que causa a FOP tem implicações importantes para o
entendimento de doenças articulares (doenças das “juntas”do corpo) da mesma forma que
é importante para o entendimento do desenvolvimento da formação de ossos heterotópicos
(fora do lugar certo). Um artigo detalhado sobre este assunto foi publicado na revista
SPINE em 2005.
.. Os ratos FOPPY continuam a fornecer pistas importantes sobre os mecanismos de
ossificação heterotópica. Estudos recentes realizados nestes ratos, revelaram um importante
papel dos traumas nos tecidos moles na indução de ossificações heterotópicas. Estamos
trabalhando atualmente no desenvolvimento de ratos com FOP (geneticamente modificados
para produzir a doença), com base no conhecimento que agora temos sobre a mutação
genética que causa a FOP.
Entretanto, até que estes ratos sejam desenvolvidos, os ratos FOPPY continuarão a ser um
importante modelo animal para as pesquisas em FOP e para as pesquisas de ossificações
heterotópicas pós-traumáticas (que ocorrem após traumatismos). Apesar de os ratos FOPPY
não terem a FOP verdadeira, o desenvolvimento de ossificações heterotópicas de forma
progressiva em qualquer modelo animal, fornece uma importante dimensão para
entendermos a FOP.
.. Danos graves são causados a pessoas com FOP em conseqüência de diagnósticos errados.
Um estudo colaborativo conduzido pelo Dr. Joseph Kitterman, Professor de Pediatria na
Universidade da Califórnia - São Francisco, demonstrou que os erros de diagnóstico e os
procedimentos médicos inapropriados acarretam danos permanentes aos pacientes e alteram
o curso natural da FOP. O estudo mostrou que em 87% das vezes, a FOP é diagnosticada
erroneamente e que as pessoas que têm FOP demoram aproximadamente quatro anos para
ter um diagnóstico correto. Na maior parte dos casos, a FOP é diagnosticada como câncer.
Os diagnósticos errados acarretaram procedimentos dolorosos e desnecessários (como
biópsias e tratamentos incorretos) que pioraram a FOP, fazendo muitos dos pacientes
estudados perder mais rápida e permanentemente a mobilidade. Infelizmente, os danos
causados por erros no diagnostico da FOP são muito comuns em todo o mundo e têm
modificado a evolução natural da doença na maioria dos indivíduos afetados. Atenção Aos
sinais e sintomas facilmente identificáveis da FOP na tenra infância pode limitar a
incapacidade e os danos permanentes resultantes dos erros de diagnóstico e dos
procedimentos invasivos inapropriados. Este estudo foi publicado na edição de novembro
de 2005 da revista Pediatrics. Esperamos que ele tenha um impacto substancial na contínua
educação de pediatras de todo o mundo.
.. Um estudo realizado em gêmeos idênticos mostrou que fatores ambientais têm um papel
importante na progressão da FOP. Fatores genéticos e ambientais afetam as características
clinicas da doença. Nós estudamos três pares de gêmeos idênticos com FOP e encontramos
em cada par as malformações congênitas idênticas dos dedos grandes dos pés. Entretanto, a
gravidade e o grau de progressão das ossificações heterotópicas variaram muito,
dependendo da história de vida de cada um e dos agentes ambientais aos quais foram
expostos. @ O estudo mostrou que determinantes genéticos influenciam fortemente as
características da doença durante o desenvolvimento pré-natal. Já os fatores ambientais,
como traumatismos nos tecidos moles do corpo e infecções virais, influenciam de forma
intensa a progressão pós-natal da doença. Este estudo foi publicado em uma edição especial
sobre FOP na revista Clinical Reviews in Bone and Mineral Metabolism.
.. Avanços importantes na pesquisa de tratamentos com base nas descobertas do laboratório
ocorreram em 2005 e incluíram a confirmação da utilidade do uso da terapia genética com a
Noggin em modelo animal e do uso de anticorpos monoclonais (direcionados contra um
pequeno grupo de receptores de BMP) para modular a super atividade da via de sinalização
das BMPs nas células FOP.
A recente descoberta do gene da FOP irá refinar dramaticamente as idéias a cerca de um
tratamento e de uma eventual cura da FOP. A natureza peculiar da mutação genética da
FOP nos fornece um alvo farmacológico especifico em um caminho chave de sinalização, e
será o foco principal das pesquisas em FOP em um futuro próximo.
Abordagens para bloquear a atividade do receptor de BMP anormal existente na FOP
poderão incluir o desenvolvimento de anticorpos monoclonais específicos contra o
ACVR1; inibidores da transdução de sinais para neutralizar a atividade do receptor;
tecnologia com o uso de RNA inibidor para bloquear a formação do receptor ACVR1
danificado; ou tecnologias de terapia genética para enviar antagonistas das BMPs como a
Noggin prevenindo assim a ligação das mesmas ao receptor hiper ativo. No presente
momento, é impossível determinar qual a abordagem ou qual a combinação de abordagens
poderá ser mais útil. Entretanto, a coisa mais importante que devemos ter em mente é que
agora nós temos um alvo terapêutico altamente especifico e temos também as ferramentas
necessárias para desenvolver e testar novos tratamentos.
É difícil dimensionar o extraordinário entusiasmo e esperança que a descoberta do gene da
FOP traz para o futuro das pesquisas nesta doença e para o desenvolvimento de potenciais
tratamentos. Apesar de sabermos que um tratamento efetivo para a FOP não será obtido
imediatamente (e que na verdade será necessário muito trabalho por parte de muitas
pessoas), nós finalmente estamos acima das nuvens, e o horizonte terapêutico é agora
visível e brilhante.
APRESENTAÇÕES, ENCONTROS, RELATÓRIOS E PUBLICAÇÕES
Durante o ano de 2005, tivemos o privilégio de fazer grandes apresentações sobre FOP nos
seguintes locais:
• American Society for Bone & Mineral Research; em Nashville, Tennessee (EUA)
• Medizin Klinikum; Garmisch-Partenkirchen, Alemanha
• Mount Sinai Medical Center; Nova York, Nova York (EUA)
• New York Academy of Sciences; Nova York, Nova York (EUA)
• Northeastern Ohio Universities College of Medicine; Rootstown, Ohio (EUA)
• Oxford University; Oxford, Reino Unido
• St. Louis University; St. Louis, Missouri (EUA)
Durante o ano de 2005, tivemos a honra de apresentar os pontos mais importantes das
pesquisas em encontros regionais e internacionais de famílias FOP nos seguintes locais:
• Aberdeen, Escócia
• Bedminster, Nova Jersey
• Dingolfing, Alemanha
• Freyung, Alemanha
• Orlando, Flórida
• Roscoff, França
• Santa Maria, Califórnia
• Sausalito, Califórnia
• Valbert, Alemanha
• Washington, D.C. , EUA
Artigos Publicados
Em 2005, publicamos vinte e cinco artigos importantes sobre a FOP, sendo que 19 deles
apareceram em uma edição especial da revista Clinical Reviews in Bone and Mineral
Metabolism que foi dedicada inteiramente à FOP. Nesta edição foram publicados
numerosos artigos sobre os aspectos clínicos e a ciência básica que envolve a FOP. Esta
edição especial da revista Clinical Reviews in Bone and
Mineral Metabolism foi publicada no outono de 2005 e está disponível no site da IFOPA:
www.ifopa.org . Pode também ser obtida com Kamlesh Rai, assistente do Dr. Kaplan’s:
kamlesh.rai@uphs.upenn.edu . O índice dos artigos disponíveis inclui:
1. Introdução - Editores Convidados
2. FOP: Uma Perspectiva Histórica
3. O Fenótipo da FOP
4. Características Imunológicas da FOP e o mecanismo alterado (desregulado) de
sinalização da BMP4
5. A Lesão da FOP
6. A Genética da FOP
7. Três Pares de Gêmeos Monozigotos com FOP: O Papel do Ambiente na Progressão das
Ossificações Heterotópicas
8. O Fenótipo Crânio Facial da FOP
9. Síndrome de Insuficiência Torácica em Pacientes com FOP
10. Alteração da Regulagem de Tráfego e Sinalização do Receptor da BMP4 na FOP
11. Formação de Lesões Semelhantes às Lesões Iniciais da FOP em Ratos Após o Implante
de Células Linfoblastóides Provenientes de Pacientes com FOP.
12. Modelos Animais da FOP
13. O Rato Transgênico Enolase Neuro-Especifico – Rato com Modificações Genéticas
relacionadas à Proteína Osteomorfogênica 4: Um modelo animal semelhante a FOP (um
artigo que mostra que a BMP4 produzida por células nervosas pode causar ossificação
heterotópica progressiva).
14. Cuidados Orais e Odontológicos e Anestesia para Pessoas com FOP
15. Considerações de Tratamento para o Manejo da FOP
16. Reabilitação para Indivíduos com FOP
17. FOP e POH: Duas doenças genéticas de Ossificação Heterotópica
18. Ossificação Heterotópica Não Hereditária: Implicações para os Traumatismos,
Artropatias e Envelhecimento,
19. A Associação Internacional de FOP
O SEU LABORATÓRIO FOP
Durante 2005, a equipe de pesquisas do Laboratório de FOP incluiu 16 pesquisadores:
quatro investigadores principais, quatro especialistas em pesquisa, quatro colegas em pósdoutorado,
dois estudantes graduados, um estudante de medicina, e um estudante prémédico
(que ainda não está na faculdade de medicina, mas deseja ingressar na mesma).
Além disso, dois estudantes de colégio ainda não graduados – um da Universidade de
Rutgers University e um da Universidade Brown se ofereceram para trabalhar
voluntariamente no Laboratório FOP durante o verão de 2005.
Jennifer Fiori, uma estudante graduada da Universidade da Pensilvânia, está terminando
sua tese de doutorado (Ph.D.) a respeito dos caminhos de sinalização das BMPs na FOP.
Ela apresentará seu trabalho e defenderá sua tese em Abril de 2006. Jen deu grandes
contribuições para as pesquisas sobre a FOP e nós desejamos muito que ela continue a fazer
parte de nosso laboratório.
Parabéns, Jen!
Estamos também muito satisfeitos em ter Michael O’Connell, estudante graduado da
University of Southampton (Inglaterra, Reino Unido), trabalhando conosco no laboratório
FOP pelo segundo ano consecutivo. Michael está estudando o papel dos proteoglicans de
sulfato de heparina da superfície da célula na modulação da sinalização da BMP4 na FOP e
nas células controle. Michael ficará conosco durante o outono de 2006, e terminará sua tese
de doutorado (Ph.D.) sob a supervisão conjunta do Professor Trudy Roach de Southampton
(Reino Unido), e dos doutores Kaplan e Shore da Filadélfia.
As fotografias das crianças com FOP enfeitam as paredes do nosso laboratório central e são
uma lembrança constante dos nossos objetivos e da nossa missão. Como costumamos dizer
aos adultos e crianças que visitam o Centro de Pesquisas em FOP e o Laboratório, “Este é
na realidade o SEU Centro e o SEU Laboratório.”
Nós adoramos quando vocês vêm nos visitar.
Grupos de Trabalho
O centro do Laboratório de Pesquisas em FOP está dividido em grupos de trabalho. Há
grupos de trabalho em genética, caminhos de sinalização de células, diferenciação celular,
imunologia (fatores desencadeantes), e pesquisa de tratamentos com base em achados
laboratoriais (modelos animais e tratamentos). Nossos grupos de trabalho e reuniões do
laboratório refletem a grande diversidade e a integração de várias disciplinas cientificas que
são necessárias para podermos alcançar nossos objetivos de longo prazo.
Centro de Pesquisas em FOP e Doenças Relacionadas
O Laboratório central de FOP ocupa aproximadamente 600 metros quadrados na
Universidade da Pensilvânia, mas o nosso espaço virtual se expandiu muito nos últimos
cinco anos com o estabelecimento do Programa de Subsídios para as Pesquisas em FOP.
Através deste importante programa, financiado pelos Fundos de Pesquisa Família Cali e
administrado pelo Centro de Pesquisas em FOP e Doenças Relacionadas, conseguimos
expandir a colaboração com colegas em vários departamentos e escolas da Universidade da
Pensilvânia e de outros locais.
Em 2005, o Programa de Subsídios possibilitou o primeiro trabalho com a colaboração de
profissionais de fora do Laboratório que foi o estudo com os ratos FOPPY no laboratório
do Dr. Lixin Kan na Universidade Northwestern em Chicago. Projetos envolvendo a
linhagem de células receptivas para ossificação heterotópica e o teste de tratamentos
experimentais para a FOP nos ratos FOPPY são conduzidos em colaboração na
Universidade Northwestern e na Universidade da Pensilvânia.
Desde o seu inicio, o Programa de Subsídios do Centro de Pesquisas em FOP e Doenças
Relacionadas apoiou 12 novos e importantes projetos para a nossa missão em longo prazo.
Muitos destes projetos foram descritos em relatórios anuais anteriores, e produziram
informações importantes para as pesquisas em FOP.
Um almoço especial e uma visita ao Laboratório foi realizada em novembro de 2005, para
as pessoas que doaram dinheiro e para os amigos dos Fundos de Pesquisa da Família Cali,
em homenagem a sua extraordinária generosidade para com as pesquisas da FOP na última
década. Mais de 50 pessoas visitaram o laboratório naquele dia tão importante, e ouviram
comentários do Dr. Arthur Rubenstein, Dean da Escola de Medicina Universidade da
Pensilvânia; Dr. Frederick Kaplan, Professor Isaac & Rose Nassau de Ortopedia Molecular;
John Cali, Administrador da Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia ; e
Amanda Cali, Presidente da Diretoria da IFOPA.
AGRADECIMENTOS
A FOP continua a ser uma das doenças que mais apresenta obstáculos ocultos e um dos
desafios mais surpreendentes da condição humana, mas com a descoberta do gene da FOP
em 2005, ela se tornou muito menos intrigante do que era há um ano. A pesquisa sobre a
FOP é a chave para o entendimento não apenas da FOP, mas também de outras doenças
mais comuns que afetam a formação óssea e a formação do esqueleto. Em 2005, nós
descobrimos a chave do esqueleto, um “interruptor” molecular que determina o destino das
células. Esta chave será usada para desvendar os segredos da FOP e de muitas doenças
esqueléticas comuns nos anos que estão por vir.
Como dissemos várias vezes anteriormente, causa e cura são as duas palavras que nos
motivam e nos guiam em tudo o que fazemos, nos encaminhando para descobrir a exata
causa genética e molecular da FOP e usar esse conhecimento para desenvolver tratamentos
eficazes e eventualmente a cura. Este ano, nós alcançamos o topo da montanha da FOP.
Descobrimos a causa genética da FOP. Mas um trabalho mais difícil encontra-se adiante -
a viagem traiçoeira através da montanha e também para desce-la – eventualmente nos
levando a chegar na clínica, com tratamentos eficazes e uma cura. Continuará a ser uma
aventura excitante.
Enquanto continuamos a descer através das nuvens e do terreno traiçoeiro, seremos
fortalecidos pelas descobertas que fizemos em nossa expedição ao topo – descobertas que
extremamente necessárias para resolver o enigma da FOP. Não é uma tarefa fácil tratar de
forma eficaz ou curar uma doença genética, e talvez ainda demore muitos anos para que
isto seja feito. Mas será feito.
Precisaremos da ajuda e do suporte continuo de muitos cientistas e laboratórios, e da
também continua generosidade dos pacientes, famílias, e comunidades de todo o mundo.
Agora mais do que nunca.
Entramos em uma nova era das pesquisas sobre a FOP. A esperança está claramente no
horizonte. O Centro de Pesquisas em FOP e o Laboratório continuam a ser valiosos
recursos para pacientes FOP e para a comunidade médica de todo o mundo.
Como sempre, nos esforçaremos para a excelência e liderança em todas as áreas vitais de
nossa missão: o cuidado do paciente, educação sobre a FOP e a geração de novos
conhecimentos.
Em resumo, 2005 foi um ano de desenvolvimentos memoráveis para a pesquisa da FOP -
destacado pela descoberta do gene da FOP, a descoberta a mais importante na história da
pesquisa da FOP. Esperamos que 2006 seja também um ano de grandes avanços nas
pesquisas sobre a FOP e que estes avanços e descobertas possam marcar o ano vindouro.
A comunidade de pesquisadores em FOP passou por uma longa e difícil jornada nos
últimos 15 anos, mas é incrível evoluímos. Continuamos a ser uma comunidade robusta e
vibrante que alcança todo o mundo. Somos unidos em nossos esforços e temos impulso e
vivacidade para alcançar os objetivos que definimos para nós mesmos. Todos os dias nós
somos lembrados que temos uma longa jornada adiante de nós para alcançar nossos
objetivos, mas somos encorajados por nossas conquistas e energizados por nossos desafios.
Como sempre, nossos mais profundos agradecimentos são dirigidos às crianças, adultos e
famílias que convivem com a FOP em todos os momentos de suas vidas. Sua serenidade e
nobreza nos fornecem a inspiração perpétua que dignifica este trabalho e a todos os que têm
o privilégio de participar dele.
Neste ano, desejamos fazer um agradecimento especial a Jeannie Peeper, fundadora da
IFOPA, que se aposentou do cargo de Presidente da Diretoria, mas que continuará por toda
a sua vida como Presidente, porta-voz e líder espiritual de nossa comunidade FOP ao redor
do mundo. Gostaríamos também de agradecer de forma especial a Amanda Cali, nova
Presidente da Diretoria da IFOPA, que efetuou uma tranqüila e magnífica transição durante
estes momentos de desafio. A devoção visionária de Jeannie e Amanda para com as
pesquisas sobre a FOP e para com a comunidade FOP de todo o mundo traz clareza à nossa
missão e esperança para as gerações futuras.
O Projeto Colaborativo de Pesquisas em FOP surgiu do desejo mútuo de encontrar a causa
e de estabelecer uma cura para esta doença incapacitante. Zelo, compaixão e colaboração
são as palavras que unem causa e cura. Nós somos gratos a muitos colegas e colaboradores
provenientes de consultórios médicos, clínicas, hospitais, laboratórios de pesquisa, e
universidades médicas de todo o mundo. Sem a ajuda destas pessoas e seu esforço
incansável tudo seria ainda mais difícil - se não impossível. Juntos, nós alcançamos o
objetivo de estabelecer a causa genética da FOP, e juntos encontraremos uma cura para esta
terrível doença. Nós venceremos. Como disse David Ben-Gurion, o primeiro homem a ser
Primeiro Ministro de Israel, “O que é difícil nós fazemos imediatamente; o que é
impossível leva um pouco mais de tempo.” Como sempre, encontrar um tratamento efetivo
e uma cura para a FOP não é um trabalho, é uma missão.
Todos nós, no Centro de FOP, no Programa de Desenvolvimento de Subsídios e aqueles
que colaboram com o mesmo ao redor do mundo estamos extremamente orgulhosos em
fazer parte desta missão e temos uma enorme gratidão às pessoas que apóiam este esforço
vital de pesquisas:
• Associação Internacional de FOP (IFOPA)
• Instituto Nacional de Saúde (O Povo dos Estados Unidos da América)
• O Centro de Pesquisas em FOP e Doenças Relacionadas
• Os Fundos da Família Cali para as pesquisas em FOP
• Os Fundos da Família Weldon para as Pesquisas em FOP
• O Professorado Isaac e Rose Nassau de Medicina Ortopédica Molecular
• A Sociedade Allison Weiss de Medicina Ortopédica Molecular
• A Sociedade Born-Lotke-Zasloff de Medicina Ortopédica Molecular
• As Sociedades Whitney Weldon - Stephen Roach de Genética Molecular em FOP
• A Sociedade Roemex de Fisiopatologia Molecular em FOP
• A Sociedade Grampian de Fisiopatologia Molecular em FOP
• O Conselho de Pesquisas Médicas e a Universidade de Oxford (Reino Unido)
• A Associação Pierre-Yves (França)
• FOPeV (Alemanha)
• A Associação Brasileira de FOP
• A Associação Escandinava de FOP
• Membros do Consórcio Internacional de Pesquisas em FOP
• As Pessoas de Santa Maria (13 anos de serviços extraordinários)
• E os vários indivíduos, famílias, amigos e comunidades ao redor do mundo que
contribuíram generosa e incansavelmente com os esforços pela FOP.
Mais uma vez obrigado, pelo apoio sincero e continuo para com os esforços urgentes e
vitais empreendidos em nome da FOP.
SUPLEMENTO AO DÉCIMO QUINTO RELATORIO ANUAL:
UM GUIA PARA FAMILIAS E PACIENTES A RESPEITO DO GENE DA FOP
Prefácio
O processo de investigação cientifica é um dos mais bem estruturados de todos os esforços
humanos.
Na verdade, o progresso de pesquisas cientificas e médicas, raramente segue um caminho
em linha reta. Em alguns momentos, as descobertas cientificas se arrastam lentamente e em
outros elas literalmente “saltam” de forma tão rápida, que deixa todos boquiabertos.
Raramente (poderíamos dizer “quase nunca”), há algum aviso de que este tipo de
descoberta irá ocorrer. Ela apenas acontece e nós a percebemos, da mesma forma como
uma criança que está tentando resolver um quebra-cabeça percebe imediatamente que algo
novo está acontecendo – que peças que antes pareciam ser discordantes começam a se
encaixar de uma forma totalmente diferente. Uma grande descoberta é algo tão
revolucionário que nos faz entrar em um novo mundo – uma visão nova e tão espetacular
que todo o horizonte muda repentinamente e tudo fica diferente do que era há momentos
atrás.
Foi isto o que aconteceu conosco recentemente: a grande descoberta do gene da FOP.
PERGUNTAS E RESPOSTAS
..O gene da FOP está envolvido no caminho de sinalização das proteínas
osteomorfogênicas (BMP)?
Obs: Um gene pode fazer com que o corpo produza sinais para que estruturas funcionem
ou não. Neste caso, a pergunta é se o gene da FOP está envolvido na produção de sinais
para o funcionamento das proteínas produtoras de ossos.
Claro que sim! Originalmente, nós imaginávamos que a FOP fosse causada por uma
mutação em um gene que estivesse de alguma forma envolvido no caminho de sinalização
das BMP. Este nosso pensamento estava correto. Após 15 longos anos, o gene da FOP foi
descoberto e é o gene que recentemente foi reconhecido como decodificador do receptor de
BMP e que é o coração e a alma do caminho de sinalização destas proteínas.
.. O que é o gene da FOP?
Como ele funciona?
O gene da FOP é o gene que decodifica o Receptor Activin Tipo IA ou ACVR1. Este é um
dos três tipos conhecidos de receptores de BMP Tipo I. Os outros tipos de receptor de BMP
tipo I são o BMPRIA e o BMPRIB.
Um receptor de BMP Tipo I é um “interruptor” protéico que transmite mensagens das
BMPs de fora para dentro da célula e como resultado determinam o destino desta célula. O
receptor ACVR1 é formado por 509 aminoácidos (um aminoácido é o “tijolo” que forma
uma proteína).
Na FOP, o aminoácido histidina é substituído pelo aminoácido arginina na posição 206 do
gene ACVR1. Esta substituição muda a atividade do receptor, parecido com o que ocorre
quando acontece um curto-circuito em um interruptor de luz.
Como ocorre com a maior parte de nossos genes, cada célula possui duas cópias do gene
ACVR1. Nas pessoas que têm FOP, uma das duas cópias do gene ACVR1 apresenta uma
mutação que faz com que a proteína ACVR1 (que é fabricada pela célula) seja produzida de
forma incorreta.
É extremamente empolgante sabermos que já não temos mais que tentar adivinhar qual a
causa da FOP. Sabemos exatamente qual é o problema e em que local ele ocorre no
“interruptor” molecular. Nosso próximo passo será determinar exatamente como a cópia
danificada (que sofreu a mutação) do gene ACVR1 modifica o destino das células no qual
ele age (se expressa).
.. Se o ACVR1 é um receptor de BMP por que ele é chamado de Receptor Activin?
Originalmente, o ACVR1 era tido como um receptor do fator de crescimento chamado
Activin que está envolvido em várias funções do nosso corpo. Entretanto, foi recentemente
descoberto que o receptor ACVR1 é predominantemente um receptor de BMP (mais do que
um receptor de Activin). Apesar disso, ele continua tendo o nome original de ACVR1. Até
a realização deste manuscrito, a maior parte das pesquisas a respeito dos receptores de
BMP Tipo 1 estava direcionada ao BMPRIA e BMPRIB, não ao ACVR1.
Com a identificação do ACVR1 como o gene da FOP, tudo irá rapidamente mudar, e os
cientistas de todo o mundo começarão a prestar mais atenção ao ACVR1. De certa forma, a
FOP fez com que se acendessem as luzes na direção deste receptor de BMP até então
ignorado e o impulsionou para uma posição de destaque científica e medica.
.. Quais as funções do gene do ACVR1 em nosso corpo?
O ACVR1 é um importante receptor de BMP que envia sinais para o “interruptor”
(mecanismo que liga e desliga) de células das cartilagens dos ossos em crescimento
(especialmente nas mãos e nos pés), do osso da maxila, da orelha média, arco aórtico, timo,
coração, e células do músculo esquelético. Uma pessoa não pode viver sem proteína
ACVR1. Um embrião de rato no qual faltam ambas as cópias do gene ACVR1 não produz
a proteína ACVR1 e não se torna um rato vivo. Na pessoa com FOP, as duas cópias do
gene ACVR1 (um da mãe e um do pai) estão presentes. Entretanto, uma cópia está
danificada de uma maneira muito específica.
A cópia do gene que está com defeito (danificada ou “mutada”) faz com que seja produzida
uma proteína ACVR1 também defeituosa.
Quando uma cópia super ativa (e portanto com defeito) do gene ACVR1 é introduzida em
uma galinha em desenvolvimento, as articulações (juntas) do corpo se fundem, o que indica
claramente o seu papel na formação das articulações. Estas observações, bem como o papel
do ACVR1 como um receptor de BMP, nos levou a considera-lo um excelente gene
candidato para a FOP. O desenvolvimento de ratos geneticamente projetados exatamente
com a mesma mutação no gene ACVR1 que causa a FOP nos seres humanos, nos permitirá
compreender melhor os papéis que a proteína ACVR1 tem na FOP e no desenvolvimento
humano normal, e, em conseqüência permitirá o desenvolvimento e o teste de possíveis
tratamentos.
.. De que forma o gene ACVR1 está danificado na FOP?
No FOP, o gene ACVR1 está danificado pela substituição de uma única letra genética em
uma posição específica no gene. Este único nucleotídeo (ou letra genética), muda o
significado da mensagem genética codificada pelo gene ACVR1.
Nota - ou seja, o gene ao ter uma pequena alteração na sua composição acaba mandando
para o corpo uma mensagem diferente do que deveria.
O genoma humano, que consiste em 6 bilhões de nucleotídeos ou “letras” do DNA, é o
código genético para a produção das proteínas do corpo - o maquinário da vida. Os genes
estão dispersos por todo o genoma e são escritos através de um código de quatro letras (A,
T, C, G). Os genes (o “livro de receitas do corpo”) são copiados pelo maquinário genético
das células (os “escreventes”) nos RNAs mensageiros (as “receitas”), que instruem os
ribossomos dentro das células (“cozinheiros”) sobre como fazer as proteínas específicas (as
sopas).
Vamos supor que um gene hipotético chamado SOPA FRANCESA DE CEBOLA
codificou uma mensagem que disse ao cozinheiro para adicionar o vinho (VINHO) à sopa.
As instruções genéticas são compostas de palavras de três letras e as palavras da sentença
genética são colocadas juntas sem marcas de pontuação. Desta forma, uma parte de nosso
gene hipotético pode ser lida como:
AGORAPONHAVINHO
O “cozinheiro genético”, para interpretar esta mensagem, precisaria separa-la em 3 palavras
de 5 letras. Desta forma, a mensagem ficaria:
AGORA PONHA O VINHO
E assim o vinho seria adicionado à sopa!
Vamos agora imaginar que exista uma mutação (defeito) que remova a letra “P” da palavra
“PONHA.”
Lembre-se que dissemos anteriormente, que as palavras genéticas são compostas de 3 letras
(no nosso exemplo colocamos palavras de 5 letras). O cozinheiro, para entender a
mensagem, a separaria em palavras de 5 letras e teria:
AGORA ONHAV INHO
Esta sentença não faz nenhum sentido e o cozinheiro jogaria fora a mensagem. Isto é
parecido com o que aconteceria em uma célula real, caso este tipo de defeito estivesse
presente.
Agora vamos imaginar um outro exemplo, no qual uma letra “P” a mais fosse adicionada à
mensagem. Novamente, como uma sentença deve ter palavras de 5 letras, a mensagem
seria lida pelo cozinheiro como:
AGORA PPONH AVINH O
Teríamos outra mensagem sem sentido e ela seria destruída pelo cozinheiro.
Vamos agora supor, que ao invés de tirar a letra “P” ou adicioná-la, a mutação envolva a
letra “V” que seria substituída pela letra “P” na palavra VINHO. Vejamos o que
acontece…
A mensagem, que originalmente era “AGORA PONHA VINHO”, seria lida pelo
cozinheiro como “AGORA PONHA PINHO”
Bem, neste caso a sentença faz algum sentido. Entretanto, esta é uma mensagem
completamente diferente da original, mudando completamente o significado da receita e o
gosto da sopa, pois o cozinheiro colocaria desinfetante na sopa (Pinho Sol) ao invés de
vinho...
É exatamente este tipo de mutação que acontece na FOP – a substituição de uma letra
genética por outra, mudando o significado da mensagem que o gene deveria transmitir ao
corpo. Assim, qualquer que seja a função do gene ACVR1 no corpo, quando uma única
letra genética está substituída em uma palavra genética específica (como no exemplo da
mutação que ocorre na FOP), a palavra muda, e mudam também as instruções genéticas. O
gene terá sua função ou intensidade de sua atividade alterada e esta mudança manda o
corpo construir um segundo esqueleto.
.. Apenas as pessoas que têm FOP têm o gene ACVR1?
Não. Todos os seres humanos têm duas cópias do gene ACVR1. Nós chamamos o ACVR1
de “gene da FOP” por que ele é o gene no qual a mutação (defeito) que causa a FOP foi
encontrada, mas todos os seres humanos têm duas cópias deste gene. Quando uma das
cópias está danificada em um local específico, o resultado é a FOP.
.. Qual o significado da equação abaixo?:
FOP = ACVR1(c.617G>A; R206H)
Nós sempre dissemos que quando soubéssemos algo realmente profundo e fundamental
sobre a FOP, não necessitaríamos de um grande livro para escreve-lo, apenas de um
pequeno pedaço de papel.
Algum dia, tudo que for essencial sabermos sobre a ciência e a medicina da FOP caberá em
um cartão de índice, que ainda terá muito espaço para anotarmos os resultados dos jogos de
baseball e as listas de compras! A incrível equação acima é realmente uma fórmula para
criar a FOP - um esquema genético que pode ser escrito em um pedaço de papel.
A fórmula diz que para produzir a FOP, você precisa pegar o gene ACVR1 e danificar uma
das suas duas cópias de uma forma altamente específica designada pelas anotações entre
parênteses. Primeiramente, você tem que isolar uma cópia do gene ACVR1. Então, você
tem que ir ao nucleotídeo (letra genética) 617 e substituir uma única letra genética - uma
adenina (A) para uma guanina (G) na letra do meio do códon de três letras (palavra
genética) número 206. A palavra 206 no gene ACVR1é normalmente soletrada como
“CGC”, que quer dizer Arginina (nome de um aminoácido) no código genético. Quando a
letra “G” é substituída pela letra “A”, a palavra de três letras transforma-se em CAC,
passa a ser o aminoácido Histidina do código genético. Assim, esta simples substituição
(de um “G” para um “A”) na letra do meio da palavra de três letras na posição 206 do gene
causa a substituição do aminoácido arginina (a) para o aminoácido histidina (h), e o
resultado é a FOP. Portanto, a substituição de uma letra genética por outra, em uma das seis
bilhões de letras genéticas que compõem o genoma humano – a menor e mais precisa
mudança que se poderia imaginar – cause um “curto-circuito” molecular que faz com que
grupos de músculos funcionais e tecidos conectivos se transformem em um segundo
esqueleto – o que significa em outras palavras transformar uma lâmpada em uma bomba
atômica.
Portanto, a equação FOP = ACVR1(c.617G>A; R206H) é o E = mc2 para o esqueleto.
.. Como a mutação do gene ACVR1 faz com que se ocorra a má-formação dos dedos
grandes dos pés no embrião e a formação de ossos extra após o nascimento?
Nós ainda não sabemos. O mecanismo molecular exato, através do qual a mutação do gene
ACVR1 causa um “curto-circuito” na sinalização da BMP e como conseqüência a máformação
dos dedos grandes dos pés antes do nascimento e a formação de um esqueleto
extra após o mesmo á atualmente desconhecido mas é assunto de intensa investigação no
Laboratório FOP.
Para que estas perguntas sejam respondidas adequadamente, será necessário desenvolver
um rato geneticamente modificado que tenha FOP. Desta forma, esta e outras questões
semelhantes poderão ser estudadas detalhadamente. Este trabalho já está em andamento.
.. Existem diferenças raciais, geográficas ou étnicas na mutação genética da FOP?
Não. A mutação do gene ACVR1 (que causa a FOP clássica) parece ser idêntica em todos
os grupos raciais e étnicos e em todos os pacientes de todas os lugares do mundo.
... Todas as pessoas que têm FOP têm exatamente a mesma mutação genética?
Até o presente momento, nós encontramos exatamente a mesma mutação no gene ACVR1
em todas as pessoas que têm a FOP clássica. Entretanto, a medida em que mais pessoas
forem submetidas a exames é possível descobrirmos que aquelas que apresentam formas
variantes da FOP clássica não apresentem exatamente a mesma mutação. Nós já
encontramos uma pequena família multigeracional, cujos membros afetados apresentam
características ambíguas da FOP. Um dos indivíduos afetados tinha apenas a má-formação
dos dedos grandes dos pés sem o surgimento de ossificações heterotópicas, enquanto o
outro não apresentava a má-formação dos dedos mas tinha ossificações heterotópicas muito
discretas. Esta família não foi incluída em nossa análise para localizar o gene da FOP gene
uma vez que seus membros não apresentavam os critérios típicos para o diagnóstico da
FOP clássica. E, na verdade, a mutação da FOP não foi detectada em nenhum membro
desta família. Assim, em todas nossas análises, e em todos os estudos futuros, é muito
importante identificar com cuidado quem têm a FOP clássica e quem tem uma variação da
FOP clássica. A FOP clássica é aquela em que os indivíduos afetados apresentam a máformação
congênita típica dos dedos grandes dos pés e ossificações heterotópicas
progressivas que se desenvolvem seguindo um padrão anatômico característico (ou seja,
que surgem seqüencialmente em locais previsíveis).
Todas as variações clínicas da FOP clássica precisam ser observadas com muito cuidado.
Em pacientes que têm formas incomuns de FOP (com outras características clínicas que
não são normalmente vistas na FOP), não seria surpreendente se encontrássemos alguma
variabilidade genética.
É interessante notar que a mutação da FOP no códon 206 do ACVR1 foi encontrada até
mesmo na pessoa que havia sido anteriormente relatada como portadora de uma mutação
no gene da noggin (relato este comprovadamente incorreto e inverídico). Já sabíamos há
muito tempo que os relatos feitos na literatura médica de mutações no gene da noggin nas
pessoas com FOP estavam incorretos.
.. Qual a relação entre a mutação genética da FOP e outras características da doença
tais como perda de audição, angiogênese, etc?
Esta é uma pergunta importante e intrigante, mas nós ainda não sabemos a resposta. Nós
acreditamos que a proteína ACVR1 tenha um papel direto em todos estes processos, e será
importante estudar estes aspectos particulares da função da ACVR1. Este é um mais um
exemplo de onde um modelo animal da FOP verdadeira será extremamente útil, e estamos
atualmente trabalhando para desenvolver este tipo de modelo animal.
.. Onde se localiza o gene ACVR1 (gene da FOP) no genoma humano?
ACVR1, um gene de tamanho médio, está localizado nos pares 158,418,469 (letras
genéticas) aos pares 158,557,131 contando do início do cromossomo dois. Se você
estivesse enviando uma carta a ele, no envelope estaria escrito:
MUTAÇÃO GENÉTICA DA FOP
CGC . CAC
ARGININA PARA HISTIDINA
CODON 206
DOMÍNIO GS (O INTERRUPTOR)
ACVR1
CROMOSSOMO 2
CEP: 158,418,469-158,557,131
GENOMA HUMANO
Se você começasse pelo final do cromossomo 2 e desse uma longa caminhada por uma rua
muito longa (o cromossomo dois é o segundo cromossomo mais longo do genoma
humano), você precisaria dar 158,418,469 passos antes de estar em frente ao ACVR1. Esta
é a casa em que encontramos a mutação da FOP – no terceiro piso, dentro da escrivaninha
antiga, atrás da gaveta, dentro do buraco onde estava a caixa marcada com as palavras
“estas são as chaves do esqueleto.”
.. Durante muitos anos pensou-se que o gene da FOP estava no cromossomo 4. Como
foi que chegamos ao cromossomo 2?
Nossas analises iniciais, que nos levaram a examinar o cromossomo 4, foram feitas com a
utilização de quatro pequenas famílias que apresentavam o padrão clássico de herança
autossômica dominante da FOP. Entretanto, nem todos os indivíduos afetados de cada uma
destas pequenas famílias multigeracionais tinham a má-formação dos dedos grandes dos
pés. Com a experiência de examinas vários outros pacientes FOP ao longo do tempo,
ficamos cada vez menos certos de que os pacientes que não apresentavam as duas
características típicas da FOP (má-formação típica dos dedos grandes dos pés e ossificações
heterotópicas) tivessem a FOP verdadeira. Desta forma, na análise que utilizamos para
encontrar o gene da FOP, decidimos usar apenas um sub grupo de famílias nas quais todas
as pessoas afetadas apresentavam características não ambíguas de ossificações
heterotópicas progressivas e de má-formação dos dedos grandes dos pés. A fidelidade
estrita aos critérios diagnósticos para a FOP, as famílias multigeracionais adicionais, e os
mapas refinados do genoma humano, permitiram que nós esclarecessemos a posição correta
do gene da FOP - que está no cromossomo humano numero dois, no endereço exato
descrito previamente.
.. Como foi descoberto o gene da FOP?
A descoberta do gene do FOP foi o resultado do trabalho árduo de pesquisa de muitos
médicos e cientistas durante muitos anos. Envolveu a identificação e o exame clínico de
famílias multigeracionais, a análise ampla do genoma, a identificação de genes candidatos,
e finalmente o sequenciamento do DNA e a análise dos genes candidatos.
Uma descrição detalhada da análise ampla do genoma e da seleção dos genes candidatos
pose ser encontrada on-line (www.ifopa.org) no 13º Relatório Anual do Projeto de
Pesquisas Colaborativas em FOP ; Maio de 2004.
.. Quando foi descoberto o gene da FOP?
A mutação genética da FOP foi descoberta em Agosto de 2005 no Laboratório de Pesquisas
em FOP na Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia (EUA).
.. Quem descobriu o gene da FOP?
A mutação do gene da FOP foi descoberta por médicos e cientistas no Laboratório de
Pesquisas em FOP na Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia. A primeira
pessoa a reconhecer a mutação do gene da FOP foi Meiqi Xu, uma cientista sênior
altamente respeitada que trabalha apaixonada e incansavelmente no laboratório de FOP
desde 1995. Meiqi havia notado algumas irregularidades no gene ACVR1, um gene
candidato altamente interessante selecionado para analise. Estes achados eram
suficientemente incomuns a ponto de exigir testes mais profundos. Uma mutação que
poderia ser a causa da doença foi suspeitada por Meiqi após ter comparado dados da
seqüência do DNA dos pacientes do FOP e dos controles normais.
Em um e-mail ao Dr. Kaplan, (que assistia à reunião anual do FOPeV - a organização
alemã de FOP, em Valbert, na Alemanha), datado de 17 de agosto de 2005 Meiqi escreveu:
Caro Dr. Kaplan:
Eu gostaria de bater em sua porta no meio da noite, mas eu sei que você não está em casa
nesta semana. Eu acho que as notícias de meus achados sobre o ACVR1 são muito
animadoras!!! Mais de 10 pacientes com FOP e mais de 20 controles normais foram
estudados e os dados do sequenciamento mostram que todos os pacientes com FOP têm
exatamente a mesma mutação heterozigótica, exatamente na mesma posição no gene
ACVR1 e que todos os controles normais não têm esta mutação. Os resultados indicam que
uma única mudança em um dos pares do gene possa estar relacionada com a FOP. Estou
estudando mais pacientes FOP agora para reconfirmar. Falei com a Dra. Shore esta tarde a
respeito dos dados encontrados porque estou muito animada. Estou esperando que você
volte de sua viagem à Alemanha para discutir isto com você. Vamos rezar para que este
seja o gene que estamos procurando.
Tenha uma boa viagem de volta.
Meiqi.”
.. Nós fomos surpreendidos pela descoberta do gene da FOP?
Sim e não. Não, porque nós tínhamos separado o gene ACVR1 para a análise como um
excelente gene candidato no cromossomo-2. Sim, por causa da surpreendente
especificidade da mutação. Ou seja nós não fomos surpreendidos encontrar o gene onde o
encontramos, na “casa” em que o encontramos. Entretanto, fomos surpreendidos por
encontrá-lo na “caixa especial” , dentro da “antiga escrivaninha” (veja neste Relatório a
sessão “A Descoberta do Gene da FOP: Um breve Resumo”).
.. Por que levamos tanto tempo para encontrar o gene da FOP?
Na realidade, não demorou tanto tempo, considerando-se o número pequeno de famílias
multigeracionais que nós tivemos disponível para nos ajudar a localizar o gene. O maior
fator limitante era a escassez de famílias multigeracionais, e levou tempo para
estabelecermos a infraestrutura médica e científica que tornou possível a identificação bem
sucedida destas famílias.
As famílias multigeracionais são o combustível que dão a força necessária para a busca de
um gene que causa uma doença genética humana. Esta busca é feita através de um processo
complexo chamado análise ampla de enlaces do genoma (explicada em profundidade no
13o Relatório Anual do Projeto de Pesquisa Colaborativa de FOP; Maio 2004 - disponível
on-line em: www.ifopa.org).
A descoberta de famílias multigeneracionais adicionais , o uso de critérios clínicos mais
estritos para definir a FOP clássica, o estabelecimento de mapas genéticos mais refinados
do genoma humano (possível pelo trabalho desenvolvido pelo projeto genoma humano), e a
descoberta e caracterização de genes candidatos no intervalo em análise aceleraram a busca
para do gene da FOP durante os últimos anos.
.. Como podemos ter certeza que o ACVR1 é realmente o gene da FOP?
A sustentação para afirmarmos que o ACVR1 é realmente o gene da FOP é enorme:
1. Por ser um gene que codifica um receptor de BMP, o ACVR1 é um candidato de
primeira linha a ser o gene da FOP.
2. O ACVR1 está no cromossomo 2, no exato local ao qual a FOP está relacionada através
de análises genéticas – em todas as famílias multigeracionais clássicas.
3. A mutação da FOP altera a região do ACVR1 que codifica a proteína e substitui um
aminoácido que tem sido altamente conservado durante milhares de milhões de anos de
evolução. Esta substituição acarretaria uma alteração na função do ACVR1.
4. A mutação do gene ACVR1 é vista em todos os pacientes FOP mas não é encontrada em
nenhuma pessoa normal (controle).
5. A mesma mutação no ACVR1 é vista em todos os indivíduos de famílias
multigeracionais afetados pela doença e em todos os indivíduos que têm a FOP clássica que
não fazem parte de famílias multigeracionais.
6. ACVR1 se expressa em vários tecidos, incluindo os músculos esqueléticos e as células
de cartilagem e uma cópia ativada (“enlouquecida”) do gene ACVR1 faz com que as
células musculares se comportem como células ósseas, aumenta a atividade das BMP4,
diminui a atividade dos antagonistas da BMP, expande os elementos cartilaginosos, induz a
ossificação heterotópica, e causa a fusão de articulações normais – características clinicas e
moleculares quase idênticas às que são vistas nas pessoas que têm FOP.
A confirmação final da mutação do gene da FOP será a demonstração de uma mudança
funcional na sinalização da BMP pelo ACVR1(R206H). Estes estudos estão em andamento.
.. Precisamos encontrar mais famílias multigeracionais?
As famílias multigeracionais eram a chave para identificar o gene da FOP. Permitiram que
nós estreitássemos dramaticamente a região do genoma humano onde o gene da FOP está
localizado tornando a nossa busca mais específica, “casa-a-casa”. Sem as famílias
multigeracionais, o trabalho não poderia ter sido realizado. Esta é uma excelente
oportunidade para agradecer a todas as famílias multigeracionais que contribuíram na busca
para o gene da FOP. Sem a sua ajuda, sua cooperação, e sua generosidade, a identificação
do gene do FOP não seria possível.
Agora que o gene da FOP está identificado, nós já não necessitamos encontrar famílias
multigeracionais a fim localizar o gene. Entretanto, nós estamos ainda mais interessados em
encontra-las, e por razões ainda mais importantes - para dar-lhes boas-vindas na
comunidade internacional de FOP, para dar a ajuda e informação a estas famílias que
sofrem o enorme desafio de ter mais de uma pessoa afetada pela doença, e para
disponibilizar a estas pessoas a grande variedade de recursos que a nossa vibrante e
generosa comunidade internacional oferece.
De ponto de vista das pesquisas, quereremos sempre verificar achados genéticos em todas
as famílias multigeracionais novas (bem como em indivíduos esporadicamente afetados)
para sermos vigilantes quanto a possibilidade de variações clínicas e genéticas novas da
FOP. Tais variações, se existirem, certamente refinarão e aprofundarão nossa compreensão
da FOP e fornecerão perspectivas importantes para o tratamento.
.. O gene ACVR1 e a parte específica do gene em que foi encontrada a mutação da
FOP são descritos como estruturas altamente conservadas através da evolução dos
seres vertebrados.
O que isto significa e qual o significado funcional desta conservação al longo da
evolução dos vertebrados?
O gene ACVR1 e proteína ficaram codificados no maquinário molecular do genoma dos
vertebrados (DNA) e nas células dos vertebrados, por mais de duas centenas de milhões de
anos antes dos primeiros dinossauros surgirem na face da Terra. A “palavra”genética que
codifica o aminoácido arginina no códon 206 da proteína ACVR1 foi preservada durante
todo este período de tempo, sugerindo que a natureza precisa manter uma arginina na
posição 206 do ACVR1 para manter o funcionamento normal das células, tecidos e órgãos.
.. Será possível agora fazer um rato com a FOP verdadeira? Que são os obstáculos?
Como o rato será chamado? Que este rato nos permitirá fazer? Como nos ajudará
encontrar tratamentos melhores e eventualmente uma cura?
Agora que a mutação do gene da FOP foi identificada, é muito importante desenvolver um
rato geneticamente projetado com exatamente a mesma mutação no ACVR1 que é
encontrada nas pessoas que têm a FOP. O gene ACVR1 é altamente conservado durante
toda a evolução dos vertebrados, dos peixes aos ratos e aos seres humanos, e o códon
específico que é mutado na FOP (códon 206) é exatamente o mesmo em todos que tem a
FOP clássica.
Ainda não sabemos se o rato ira ou não desenvolver realmente a FOP. Apesar do gene
ACVR1 no rato ser quase idêntico àquele nos seres humanos (e ao códon específico do
gene mutado na FOP é verdadeiramente idêntico), é possível que o rato não desenvolva a
FOP, pois outros genes do genoma do rato podem modificar o desenvolvimento do FOP.
Nós não podemos prever o que acontecerá, mas faremos o tal rato e prestaremos atenção
nele cuidadosamente. Examinaremos os dedos com muito com cuidado para ver se há má
formação, e, naturalmente, procuraremos por qualquer pequeno osso heterotópico que
possa surgir.
É tecnicamente difícil fazer um rato com FOP verdadeira, mas o conhecimento que
precisamos para fazer este rato está presentemente disponível. O desenvolvimento da FOP
em um rato geneticamente projetado irá proporcionar outro enorme avanço nas pesquisas
da FOP. Nos permitirá estudar o processo da formação da lesão da FOP e testar os
medicamentos e terapias que seriam extremamente difíceis ou perigosas de testar sem tal
modelo. Em muitas maneiras, um rato geneticamente projetado com FOP verdadeira nos
ajudará dramaticamente a avançar na busca de tratamentos melhores e de uma cura.
Entretanto, nós teremos que esperar e ver se o genoma do rato e a sua fisiologia irão
cooperar com nossas tentativas científicas de reproduzir a FOP. Se um rato com a FOP
verdadeira for desenvolvido, teremos uma competição para nomeá-lo. Fique ligado!
.. A mutação do gene da FOP afeta ACVR1, um receptor de BMP Tipo I.
Que outras doenças humanas estão associadas a mutações nos receptores de BMP?
A mutação do gene da FOP é a única mutação genética em seres humanos que foi, até o
presente momento, associada ao gene ACVR1. Entretanto, a mutação no gene ACVR1 que
ocorre na FOP está em meio a uma lista crescente de doenças humanas causadas por
mutações em receptores de BMP, que incluem mutações do BMPRIA (que causam a
síndrome dos pólipos do cólon), BMPRIB (que causam uma síndrome com malformações
congênitas dos membros e dedos), e do BMPR2 (que causam a hipertensão pulmonar
primária, uma doença fatal que atinge os vasos sanguíneos dos pulmões). A mutação no
ACVR1 que causa a FOP aumenta esta lista e estabelece uma ligação específica entre uma
doença catastrófica que causa a formação de ossos renegados e o altamente conservado
caminho de sinalização da BMP.
Embora o ACVR1 fosse reconhecido previamente como um receptor para BMPs, as
investigações de seu papel funcional no desenvolvimento embrionário e na regulagem da
diferenciação celular têm sido extremamente limitadas. A identificação de uma mutação
específico no ACVR1 que causa uma doença, tem implicações diagnósticas e terapêuticas
críticas para a FOP e identifica um novo foco investigativo para a biologia do esqueleto e
para a medicina regenerativa.
.. Existe alguma outra doença genética humana em que a mutação é tão específica e
precisa como é na FOP?
Conhecemos outras duas doenças humanas genéticas nas quais a grande maioria dos
pacientes apresenta uma mutação em um local específico do gene que as causa. Uma delas
é a Síndrome de Timothy - uma doença complexa que afeta múltiplos órgãos – e a outra é a
acondroplasia – uma forma comum de nanismo. Na acondroplasia, o gene afetado é
também um receptor chamado receptor 3 dos fatores de crescimento dos fibroblastos
(FGFR3). Mas, ao invés de ser um receptor para BMPs, o FGFR3 é um receptor para um
outro grupo muito importante de moléculas sinalizadoras chamadas fatores de crescimento
dos fibroblastos (FGFs). Na acondroplasia, a mutação muda um aminoácido muito
especifico no local em que o receptor está ancorado na membrana da célula. A função
normal do FGFR3 é diminuir a velocidade do crescimento das células de cartilagem nas
placas de crescimento dos ossos em formação. A mutação na acondroplasia, faz com que o
FGFR3 se torne mais ativo, diminuindo ainda mais a velocidade de crescimento (mais do
que deveria fazer) – e o resultado é o nanismo. Como na FOP, a mutação da acondroplasia
afeta apenas uma cópia do gene responsável pela doença. Apesar de a maior parte das
mutações que causam doenças genéticas afetar apenas um gene, as mutações costumam
estar dispersas por todo o gene. Isto não acontece com a síndrome de Timothy e com a
acondroplasia e também não acontece com a FOP clássica. Estas são as únicas doenças
genéticas humanas conhecidas nas quais a mutação presente na maior parte dos indivíduos
afetados é causada pela substituição de uma única letra genética em todo o genoma
humano, em meio a seis bilhões de letras genéticas.
.. Como a descoberta do gene da FOP irá afetar as pesquisas sobre a FOP?
Nós agora sabemos a causa do FOP a nível genético, e não levará muito tempo para
compreendermos o mecanismo a nível molecular – em outras palavras, descobrir como a
mutação afeta a função do receptor ACVR1, e como conseqüência afeta o destino das
células. Talvez este conhecimento possa ser aplicado – não apenas para o entendimento e o
tratamento da FOP, mas também para o entendimento e tratamento de muitas doenças
comuns que afetam o esqueleto – doenças como formas não genéticas de ossificação
heterotópica (que surgem após colocações de próteses no quadril, traumatismos cranianos,
traumas de medula, traumas esportivos e traumas por explosões em guerras), ossificações
heterotópicas em válvulas cardíacas no caso de doenças terminais que afetam estas válvulas
e até mesmo osteoartrite.
Talvez, algum dia nós possamos aproveitar a mutação do gene que causa a formação de
ossos renegados na FOP e para produzirmos ossos de uma maneira controlada - para os
pacientes que têm osteoporose grave, para aqueles com perda óssea grave após
traumatismos, fraturas que não consolidam, ou para crianças que têm malformações
congênitas da medula e dos membros.
.. Por que há tanta excitação pela descoberta do gene da FOP?
O excitamento sobre a descoberta do gene do FOP é resumido em uma carta escrita pelo
Dr. Kaplan e pela Dra. Shore aos editores da Nature Genetics , a revista sobre genética mais
importante de todo o mundo, na qual a descoberta do gene do FOP está publicada (versão
on-line: 23 de Abril de 2006).
“A identificação da mutação que causa a FOP é altamente significativa para pacientes com
esta doença uma vez que irá direcionar o foco dos esforços de pesquisa para o
desenvolvimento de terapias desesperadamente necessárias. Entretanto, acreditamos
intensamente que esta descoberta será do interesse geral de todos os médicos e cientistas de
todo o mundo por diversas razões:
1. O estudo identifica da mutação genética da FOP, uma doença grave e incapacitante que
atinge os seres humanos, e desta forma identifica o gene, ACVR1, como uma chave
reguladora da diferenciação celular.
2. A FOP é a primeira doença humana de origem genética relacionada ao ACVR1.
3. Apesar de a FOP ser uma doença rara, o entendimento da causa genética da formação
desregulada de ossos que ocorre nos pacientes com esta doença tem implicações
importantes para uma grande quantidade de doenças mais comuns que afetam o esqueleto.
2. O gene da FOP é uma das mutações genéticas mais específicas associadas a uma doença
humana. Uma doença causada pela mutação de um aminoácido específico é um achado
incomum e foi identificado somente em outras duas doenças genéticas humanas -
acondroplasia, uma forma de nanismo, e a síndrome de Timothy, uma rara doença genética
que afeta múltiplos sistemas orgânicos.
5. ACVR1 codifica um receptor Tipo I para as proteínas osteomorfogênicas (BMPs).
O caminho de sinalização das BMP é um dos caminhos de sinalização mais conservados na
natureza com papéis importantes não somente na formação do osso, mas também na
formação de outros órgãos durante o desenvolvimento embrionário inicial.
6. O campo de sinalização das BMP recebido enfoque em outros receptores tipo I
(BMPRIA e BMPRIB) como reguladores da diferenciação celular em cartilagem e osso. A
identificação do ACVR1 como um regulador crítico da formação de osso pela via
endocondral durante a embriogênese e de sua ação nos músculos e tecidos conectivos após
o nascimento irá indubitavelmente redirecionar os pensamentos e estimular maiores e novas
pesquisas sobre a biologia óssea. Esta descoberta terá um grande impacto na biologia
esquelética e na medicina regenerativa.”
.. Quanto tempo levará para usarmos este novo conhecimento para desenvolver
tratamentos e a cura?
Esta é a pergunta a pergunta mais difícil de todas a ser respondida e somente um tolo
estabeleceria um limite de tempo para isto. Não há nenhuma dúvida que a mutação do gene
da FOP é informação mais valiosa no enigma do FOP, mas não é a única que precisamos.
Precisaremos entender como o ACVR1 normal e alterado funciona e interage com os outros
receptors de BMP, como ele é regulado em condições normais e na FOP, como afeta e
altera o destino das células nas quais ele se expressa, como é afetado por traumatismos e
como ele funciona durante a embriogênese e após o nascimento. Este conhecimento nos
ajudará a determinar quais os tipos de drogas que precisaremos desenvolver e como iremos
administra-las aos pacientes.
Nós dissemos freqüentemente que a pesquisa da FOP é como tentar entender o diagrama de
fiação de uma bomba atômica de forma que a bomba possa ser desarmada com segurança
antes de explodir. Nós identificamos a mutação da FOP, o disparador da bomba atômica.
Agora, nós temos que entender como inativar este disparador com segurança. Isto levará
tempo. Temos muito mais coisas para aprender sobre esse disparador, e como ele está
conectado à bomba. Esta notícia é séria e mais sombria.
Mas a excelente notícia é que agora temos um alvo extremamente específico para o
desenvolvimento de remédios que irá imediatamente chamar a atenção de uma grande
quantidade de médicos e cientistas para este gene que foi descoberto e para a FOP.
.. Por que o ACVR1 é considerado a “chave do esqueleto”?
ACVR1 é a chave de esqueleto porque contém os segredos da formação de um segundo
esqueleto. É uma chave mais importante do que imaginamos. ACVR1 é um gene dentre
algumas dúzias de genes e proteínas que têm sido usadas durante os últimos meio bilhões
de anos para construir o esqueleto externo e interno de organismos vivos, das moscas de
fruta aos seres humanos. Remover o ACVR1 de um organismo, é letal. Se ele for alterado,
há um problema. A mutação da FOP no ACVR1 é uma chave vital para destrancar alguns
dos mistérios mais secretos da natureza.
.. Quão importante é a descoberta do gene da FOP?
“A Natureza provavelmente mostrará seus mistérios em situações nas quais ela mostra
traços do seu trabalho, fora do trajeto comum”. Estas palavras foram escritas por William
Harvey, descobridor do sistema circulatório em 1657, em uma carta que certamente poderia
ser o prefácio da descoberta do gene da FOP quase 350 depois. O ACVR1(R206H) não é
simplesmente a mutação que causa uma doença genética rara e incapacitante, mas é a chave
molecular de um processo biológico intrigante - a formação de um sistema orgânico
ectópico, um segundo esqueleto.
Como o autor Thomas Maeder disse em um artigo sobre a FOP no jornal The Atlantic
Monthly (“Algumas Centenas de Pessoas Transformadas em Ossos”, de Fevereiro de
1998), “A FOP e seus problemas estão no caminho de várias disciplinas que parecem não
estar relacionadas entre si. As respostas para as perguntas que a FOP apresenta irão servir
para responder questões ainda maiores sobre como o corpo cria a sua própria forma e então
sabe onde parar; como os tecidos decidem se transformar naquilo que são e por que não se
transformam em algo diferente.”
A descoberta da mutação no ACVR1 que causa o FOP ilustra como uma mínima alteração
em um componente de um caminho sinalizador crítico pode conduzir à formação de um
segundo esqueleto ou de um esqueleto ectópico. ACVR1 (R206H) terá que ser desativado,
neutralizado, ou contornado para que se possa tratar ou curar a FOP, desafios terapêuticos
que se encontram adiante de nós - mas que também podem ser aproveitados para criar osso
e esqueleto para aqueles que o necessitam desesperadamente - para aqueles que têm
malformações esqueléticas congênitas, que têm perda catastrófica perda óssea por
traumatismos graves ou amputações e, naturalmente, para as pessoas que têm doenças mais
comuns como a osteoporose, que afeta milhões de indivíduos.
A descoberta do gene da FOP é a descoberta a mais importante na história das pesquisa
desta doença e é também uma descoberta extraordinariamente importante para toda a
biologia do esqueleto.
.. Quem contribuiu para a descoberta do gene da FOP?
A descoberta do gene da FOP foi um esforço mundial realizado por muitas pessoas durante
os últimos quinze anos. Nós agradecemos aos membros do Consorcio Internacional de
Pesquisas em FOP que identificaram as famílias multigeracionais e/ou fizeram
contribuições importantes para este esforço colaborativo. Agradecemos aos pacientes e às
famílias FOP por ter-nos fornecido amostras de sangue para os estudos e pela sua coragem
e fé durante esta longa jornada.
Nós agradecemos a Jeannie Peeper e Amanda Cali por sua inspiração e liderança na
comunidade internacional de FOP; a muitos colegas pelas valiosas discussões sobre o curso
destas investigações, e aos muitos médicos de todo o mundo que nos enviaram pacientes
FOP e os ajudaram nos mandando amostras de sangue e tecido para análise. Reconhecemos
com apreço as contribuições dos cientistas de nossa própria universidade por sua ajuda
técnica extraordinária e pelas valiosas discussões durante a caminhada até esta descoberta.
Nós agradecemos as pessoas de muitas comunidades de todo o mundo, por sua fé e
generosidade durante todos estes anos.
Agradecemos também aos vários membros do laboratório de pesquisas em FOP (membros
atuais e que já deixaram de trabalhar conosco) por sua dedicação e apoio técnico
inestimáveis, particularmente aqueles que participaram na seleção do gene do candidato por
muitos anos.
A descoberta do gene da FOP foi apoiada pela Associação Internacional de Fibrodisplasia
Ossificante Progressiva, por doações das famílias Weldon e Cali e seus amigos, pelo
Professorado de Ortopedia Molecular Isaac & Rose Nassau, pelas sociedades Stephen
Roach-Whitney Weldon, Roemex e Grampian, pela Universidade da Pensilvânia e pela
Universidade de Oxford, por doações da Associação Pierre Yves, FOPeV, e do
National Institutes of Health, pelo povo de Santa Maria e por várias pessoas,
famílias, amigos e comunidades ao redor do mundo que contribuíram generosa e
incansavelmente para os esforços em prol da FOP. Dedicamos esta descoberta à memória
das crianças e adultos com FOP que nos inspiraram e nos deram determinação para
alcançar este extraordinário marco nas pesquisas sobre a FOP.
.. O que irá acontecer agora nas pesquisas sobre a FOP?
Ironicamente, esta pergunta foi nos foi enviada há pouco tempo por Hugo Fahlberg, uma
criança de sete anos que tem FOP e que vive em Eskilstuna, na Suécia. A mãe de Hugo,
Marie, nos escreveu o seguinte e-mail:
“Caro Fred:
Hugo está comendo o seu jantar e planejando para seu futuro - seu futuro no hockey e no
futebol - e ele sabe que você deverá encontrar o gene antes que ele possa jogar o hockey de
verdade - e que até lá ele deve jogar com seus amigos em casa na grama e com cuidado.
Mas, hoje, ele tem uma pergunta que eu fui incapaz de responder. Por isto eu deixei que ele
mesmo lhe escrevesse, e aqui está: Quando você encontrar o gene, o que você vai fazer com
ele?
Assinado, Hugo.”
Bem, Hugo, esta é uma pergunta maravilhosa, e não poderia ter vindo em uma hora melhor!
Nós acabamos de encontrar o gene da FOP! A primeira coisa que nós vamos fazer é uma
grande festa para comemorar!! Agora, nós sabemos finalmente a causa da FOP, e esta é
uma razão comemorar porque nos dá o primeiro indício real sobre como conserta-la.
Mesmo antes da festa, nós fizemos um pouco de lição de casa e escrevemos uma descrição
da descoberta do gene da FOP para outros cientistas e doutores. Achamos que muitos
doutores e cientistas de todo o mundo estarão interessados em saber qual é o gene que
causa a FOP , e talvez em pesquisar sobre ele também. Alguns cientistas poderão até
mesmo usar esta informação para ajudar algumas pessoas a fabricar mais ossos, como as
que estão com os ossos quebrados por jogar futebol e os outros esportes, ou algumas
crianças que nasceram sem uma quantidade suficiente de ossos em determinadas partes de
seu corpo, por exemplo.
Nós estamos tentando agora fazer um rato que tenha a FOP verdadeira, e já começamos a
trabalhar nisto. Os genes do rato são muito parecidos com os genes das pessoas, por este
motivo, a descoberta do gene da FOP nos dá uma grande pista sobre como fazer um rato
com FOP. Se nós pudermos fazer um rato com a FOP verdadeira, iremos testar remédios
novos no rato antes de testa-los em você. Agora que sabemos qual é o gene do FOP, temos
uma idéia melhor sobre os tipos de remédios que podem parar a FOP, para que crianças
com FOP possam jogar hockey e futebol sem correr o risco de formar ossos a mais pelo
corpo caso se machuquem. Nós ainda não temos estes remédios, mas já começamos a
busca-los.
A descoberta do gene da FOP é , pois nos ajudará a resolver o enigma da FOP.
Obrigado por fazer uma pergunta tão interessante!
Com amor a você e a toda a sua família,
Dr. Kaplan.
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Gosto muito desse poema que em um dos meus momentos de inspiração escrevi... Falo do tempo que acredito que precisa ser bem preenchido por bons momentos que a vida sempre nos proporciona.Felicidades sempre!
Vilma