a descoberta inesperada de adenosina deaminase (ADA) a deficiência em dois pacientes com deficiência imunológica celular em 1972 pelo Dr. Eloise Giblett e colegas (1) inaugurou uma nova era na investigação dos mecanismos moleculares subjacentes imunodeficiência primária transtornos. Além disso, este achado levou ao eventual desenvolvimento de novas terapias não só para deficiência de ADA, mas também para outras doenças de imunodeficiência e certas leucemias. No início da década de 1970, várias doenças primárias de imunodeficiência, incluindo a SCID, X-linked a gamma globulinemia, e a síndrome de Wiskott-Aldrich, eram bem conhecidas pelos imunologistas pediátricos e presumivelmente causadas por defeitos genéticos únicos baseados em padrões de herança. No entanto, os defeitos genéticos responsáveis por estas doenças devastadoras eram desconhecidos. Naqueles dias, a única “cura” para doenças graves de imunodeficiência foi um transplante de medula óssea (TMO) de um dador histocompatível. No caso de um dos dois pacientes descritos por Giblett et al., a tipagem rotineira HLA de membros da família não conseguiu identificar doadores adequados. Assim, os médicos do paciente enviaram amostras de sangue ao Dr. Giblett no Banco Central de sangue de King Country. Esperava-se que ela pudesse esclarecer as relações entre os membros da família do paciente examinando padrões de isozima para a enzima ADA. Para sua surpresa, a eletroforese em gel de amido indicou que os glóbulos vermelhos do paciente eram completamente desprovidos de atividade enzimática ada! Os pais mostraram atividade detectável, mas reduzida, sugerindo um modo autossômico recessivo de herança. Subsequentemente, um segundo doente com deficiência imunológica celular grave foi estudado e também revelou ser deficiente em ADA. Estes foram achados completamente inesperados, pois não havia precedência para a deficiência de ADA em humanos ou para ada desempenhar um papel importante no desenvolvimento ou na função do sistema imunológico.
ADA faz parte da via de recurso da purina que inclui a enzima hipoxantina-guanina fosforibosiltransferase (HPRT). Sabe-se que as mutações no gene HPRT causam o distúrbio neurológico síndrome de Lesch-Nyhan e a sua artrite gotosa associada (2), mas esta via não foi considerada importante para o sistema imunitário. Giblett e colegas propuseram que os dois pacientes poderiam ter alelos mutantes raros para o gene ADA. Alternativamente, especulou-se que eles poderiam ter uma deleção cromossômica curta abrangendo o gene ADA e um gene de resposta imune crítico próximo. Em ambos os casos, concluíram: “Uma vez que ada anenzymia e as doenças hereditárias da imunidade celular são extremamente raras, sua coexistência em dois pacientes não relacionados parece muito improvável de ser fortuita.”
medições dos metabolitos da purina nos fluidos corporais de doentes deficientes em ADA mostraram níveis elevados de adenosina (3), um dos dois substratos para ADA. Os investigadores rapidamente mostraram que a adenosina pode retardar o crescimento das linhas celulares linfóides e a proliferação induzida pelo mitogénio dos linfócitos primários (3). Em 1975, Giblet e colegas relataram um paciente com um isolado de células T de imunodeficiência que careciam de atividade da purina nucleosídeo purine (PNP) (4), uma enzima situado entre ADA e HPRT no purina salvamento caminho, fornecendo evidência convincente da importância crítica da normal do metabolismo de purina para o funcionamento do sistema imunológico. Embora tenha sido originalmente relatado que a ATP foi elevada nas RBC de pacientes deficientes em ADA (5), esquemas de separação HPLC mais sensíveis nos laboratórios de Drs. Mary Sue Coleman e Amos Cohen revelaram que os níveis de dATP também foram elevados (6,7). Esta descoberta confirmou uma especulação anterior do Dr. Dennis Carson et al. (8) a deoxiadenosina, o outro substrato da ADA, em vez da adenosina, era o metabolito tóxico desta doença. A experimentação subsequente mostrou que a desoxiadenosina é convertida primeiro em humidade e finalmente em dATP pelos elevados níveis de quinases desoxinucleósidos no timo. Um mecanismo patogénico provável é a libertação de citocromo C a partir de mitocôndrias activada por dados, que desencadeia uma cascata apoptótica, conduzindo à falência do desenvolvimento de células T (9). Curiosamente, uma compreensão desta via levou ao desenvolvimento de novas e bem sucedidas abordagens quimioterapêuticas para o tratamento da leucemia de células cabeludas (10).tanto ADA como a PNP são expressas em praticamente todas as células do corpo e foram consideradas como genes de “limpeza”. Assim, uma questão imediata era por que os efeitos da deficiência de ADA foram focados no sistema imunológico. Isto levou a uma avaliação sistemática da expressão de purina metabolização de enzimas em vários tecidos humanos e para a descoberta de que ADA foi encontrado em níveis muito elevados no timo, sugerindo que este órgão tinha evoluído de um mecanismo para impedir o acúmulo de ADA substratos. Isto é necessário porque a alta taxa de morte celular no timo secundário aos eventos de seleção fornece uma fonte de DNA que é degradado a desoxiadenosina. Isto, juntamente com altos níveis de cinases desoxinucleósidos, explica por que o timo de pacientes deficientes em ADA acumula altos níveis de dATP (8).
para além da terapêutica de suporte normal administrada a doentes com DCI, os doentes com deficiência de ADA foram inicialmente tratados com transfusões de glóbulos vermelhos embalados como uma espécie de tratamento de “substituição enzimática” (5). Muitos pacientes mostraram melhora significativa na função imunológica como resultado, especialmente aqueles com atividade enzimática residual da ADA. O avanço no tratamento destes doentes veio com o desenvolvimento de Ada bovina modificada por polietilenoglicol (PEG) pela empresa biotecnológica Enzon. PEG – ada (Adagen) foi o primeiro fármaco proteico modificado pela FDA. Seu uso como terapia para pacientes deficientes em ADA foi defendido pelo Dr. Michael Hershfield em Duke (11). Muitos doentes que não têm dadores adequados de medula óssea foram capazes de levar vidas razoavelmente normais em resultado do tratamento com PEG-ada. Hoje, há uma série de medicamentos à base de proteínas no mercado que são modificados pela pegilação para melhorar a estabilidade e diminuir a imunogenicidade. Estes incluem o Neulasta (Amgen) para o tratamento da leucemia, o interferão-β Para o tratamento da hepatite C crónica e a uricase para o tratamento da gota refractária (12).a deficiência de ADA também desempenhou um papel proeminente no desenvolvimento da terapia genética. Era a doença perfeita para este campo inexperiente. Já se sabia que os doentes com DCI podiam ser curados por uma TMO de um dador histocompatível. Também se sabia que os doentes com apenas 10-12% da actividade normal da enzima ADA tinham sistemas imunológicos normais (13). Assim, era lógico prever que a TMO autóloga com células da medula óssea geneticamente modificadas seria de valor terapêutico, mesmo que os níveis normais de expressão genética não pudessem ser atingidos. No entanto, as tentativas iniciais não foram bem sucedidas porque o pequeno número de células geneticamente modificadas não foi mantido após o transplante (14). No entanto, esta abordagem foi bem sucedida em doentes com DCI associada a X, uma vez que as células geneticamente modificadas tinham uma vantagem selectiva e, eventualmente, ultrapassaram as restantes células não modificadas (15). Esta constatação levou à hipótese de que a terapia genética para deficiência de ADA não foi bem sucedida porque os pacientes foram mantidos em PEG-ada como uma espécie de cuidados Padrão. Este tratamento removeu a vantagem seletiva que as células corrigidas pelo gene ADA teriam num hospedeiro deficiente em caso contrário. Na verdade, quando os protocolos de tratamento foram modificados para remover o PEG-ada, a terapia genética para esta doença foi bem sucedida, embora geralmente levou um ano ou mais para o número de células T corrigidas do gene para atingir os níveis máximos (16).tal como acontece com muitas doenças humanas, os imunologistas desenvolveram modelos de ratinhos para ter um sistema experimental onde as consequências da deficiência de ADA poderiam ser estudadas e novas estratégias de tratamento avaliadas. Para grande surpresa dos investigadores que fizeram ratos deficientes em ADA, estes ratos morreram no período perinatal imediato-não de imunodeficiência, mas de insuficiência hepática (17,18). Na época da morte, o efeito da deficiência de ADA no desenvolvimento de timo era relativamente modesto. Para contornar este problema, foi desenvolvida uma estirpe de ratos com deficiência global de ADA, exceto a controlada por um promotor específico da placenta (19). Assim, eles tiveram ADA durante o desenvolvimento fetal e tornaram-se deficientes de ADA apenas após o nascimento. Surpreendentemente, eles tinham função hepática normal, mostrando que ADA era necessária no fígado durante o desenvolvimento fetal, mas não depois. Igualmente surpreendente, estes ratos morreram com cerca de 3 semanas de idade de insuficiência respiratória (20). No entanto, eles poderiam ser mantidos em PEG-ada indefinidamente. Quando era subóptima, eles desenvolveram imunodeficiência como originalmente esperado (21). Estes ratos revelaram-se úteis para examinar os mecanismos da SCID deficiente em ADA (9). Além disso, devido à acumulação de adenosina, estes animais têm servido como uma tela biológica para transtornos associados com a sinalização do receptor de adenosina aberrante (22). Nos últimos vinte anos, tornou-se cada vez mais evidente que a adenosina regula muitos aspectos importantes da fisiologia através da ligação a quatro distintos receptores de adenosina acoplada a G-proteína de sete transmembranas (23). Embora a adenosina seja geralmente imunossupressora e anti-inflamatória, o trabalho em ratinhos deficientes em ADA ajudou a descobrir novos papéis para a adenosina na promoção da progressão de doenças crónicas, incluindo asma, doença pulmonar obstrutiva crónica e fibrose pulmonar (22). Além disso, estes ratos ajudaram a definir um novo papel para a sinalização da adenosina em certas manifestações da doença das células falciformes (24).em conclusão, a descoberta da deficiência de ADA como causa da DCI foi inovadora por várias razões. Primeiro, foi a primeira doença de imunodeficiência para a qual o defeito molecular foi identificado, tornando possível fazer um diagnóstico molecular tanto pré – quanto pós-natural. Em segundo lugar, sublinhou a importância do metabolismo Purino normal para o desenvolvimento do sistema imunitário. A compreensão dos mecanismos da DCI deficiente em ADA levou ao desenvolvimento de inibidores da ADA e análogos da desoxiadenosina para o tratamento da leucemia de células pilosas (10). PEG – Ada tornou-se a primeira proteína modificada ao PEG a ser utilizada como terapêutica e abriu a porta para o desenvolvimento de proteínas adicionais modificadas ao PEG que estão em amplo uso clínico hoje. A deficiência de ADA foi a primeira doença hereditária a ser tratada por terapia genética. Finalmente, ratos deficientes em ADA tornaram-se uma ferramenta inestimável para o estudo da sinalização do receptor de adenosina em doenças pulmonares crônicas e doença das células falciformes. Assim, a história das investigações da deficiência de ADA, iniciada pela surpreendente ausência de bandas de ADA no gel de amido de Eloise Giblett, ilustra o potencial impacto de descobertas fortuitas na ciência e medicina e as recompensas imprevistas que podem surgir do estudo de doentes com doenças raras.