Encontramos o assassino do meu filho. Foram necessários três anos, mas finalmente conseguimos. Mas preciso deixar algo bem claro: o meu filho está vivo. Ainda assim, minha esposa Cristina e eu somos culpados por sua morte.

Meu filho Bertrand tem uma nova desordem genética. Paciente 0. Para descobrir isso, uma equipe de cientistas da Universidade de Duke fez um sequenciamento total do exoma (uma variante do sequenciamento total do genoma focado em proteínas) em mim, minha mulher e meu filho.

Nós descobrimos que meu filho herdou duas mutações diferentes (e únicas) no mesmo gene – o gene NGLY1 – que codifica a enzima N-glicanase 1. Consequentemente, ele não pode produzir essa enzima.

Meu filho é o único humano que não produz essa enzima, até onde se tem conhecimento. Abaixo, eu estou documentando a nossa jornada até chegar ao mais improvável dos diagnósticos. Esta é uma história sobre o tipo de esperança que apenas a ciência pode fornecer. (O artigo no The Journal of Medical Genetics contém os resultados detalhados do experimento inovador que levou ao diagnóstico dele.)

Normal

Tirando uma forte icterícia, Bertrand era normal quando nasceu. Por dois meses, ele se desenvolveu normalmente. Aos três meses seu desenvolvimento tinha desacelerado, mas estava “dentro das variações normais”. Aos seis meses ele tinha pouco ou quase nenhum controle motor. Ele parecia, como nós descrevíamos isso, “trêmulo”. Algo estava errado.

“Danos cerebrais”

Bertrand tinha oito meses de idade quando ele encontrou com seu pediatra de desenvolvimento pela primeira vez – pouco depois de nossa mudança para Utah. Eu estava no meu primeiro retiro da faculdade no dia do exame, e depois de sair, vi que havia recebido um monte de mensagens de voz e de texto da minha esposa.

Meu coração disparou. O pediatra achou que Bertrand tinha danos cerebrais, então Cristina marcou uma ressonância magnética para a semana seguinte.

Sem danos cerebrais

A ressonância magnética mostrou um cérebro aparentemente normal e saudável. Então seu caso foi encaminhado para um neurologista pediátrico. O neurologista confirmou que ele tinha um distúrbio de movimentos, mas era “confuso”: ele não tinha características nem de coreia e nem de ataxia.

O neurologista pediu alguns exames de sangue. Esta foi a primeira de dúzias de coletas de sangue que estavam por vir. (Nós até mandamos cartões de natal para os flebotomistas “favoritos” do Bertrand.)

A primeira sentença de morte

Os resultados do laboratório mostraram apenas uma anomalia: níveis de alfa-fetoproteína (AFP) extremamente elevados levando em consideração os valores padrão para a idade dele.

Poucas desordens conhecidas fazem com que o nível de alfa-fetoproteína fique elevado. Apenas um deles fica no cruzamento de desordens de movimento e AFP elevado: ataxia telangiectasia (A-T). A-T é uma desordem degenerativa, fatal, incurável e que não tem tratamento. Isso partiu o coração da minha esposa e o meu.

Vocês são parentes?

Como a A-T é uma desordem genética autossômica recessiva, esta seria a primeira de muitas vezes que eu e minha esposa ouviríamos:

“Vocês tem certeza que não são parentes?”

Eu sou de uma fazenda de Ohio e descendente de Europeus. Minha esposa e a família dela são de Porto Rico. Nós podemos tentar cruzar nossas árvores genealógicas por muitas gerações e séculos. Não. Nós não somos parentes.

Genética para programadores

[Nota: Os meus conhecimentos sobre biologia se limitam a dois meses durante o ensino médio. Por favor avise se eu tiver cometido algum erro.]

Para entender porque todos os médicos ficavam perguntando se nós éramos ou não parentes, e quão improvável é o diagnóstico do Bertrand, você precisa entender como genes e mutações funcionam.

DNA

Seu genoma contém a informação necessária para compor você e te fazer funcionar. Seu genoma é transcrito em DNA – uma linguagem codificada com apenas quatro letras: A, C, T e G. (A, C, T e G são as primeiras letras de adenina, citosina, timina e guanina.) O A, C, T e G representam para a vida o que 0 e 1 representam para os computadores.

O que é importante na vida, assim como na computação, é que estas sequências codificam informações ou computação. Em computação, uma sequencia como 00000100 significa “adicionar a um lugar”, então 000001000 0001 0010 poderia significar “adicione o número no registro 1 ao número no registro 2.”

Códons e o código genético padrão

Em computação, a maioria dos computadores roda em no conjunto de instruções x86. Notavelmente, na vida, também existe um conjunto de instruções dominante – o código genético padrão, conforme descrito na tabela códon de DNA.

O código genético é um conjunto de instruções para produzir proteínas ao encadear aminoácidos individuais. O código genético é composto de instruções chamadas códons.

Cada códon é uma sequência de três letras no DNA que codifica qual aminoácido inserir ou comanda para “parar de construir essa proteína”. Por exemplo, o códon TTG significa “insira uma leucina”. Com quatro letras no alfabeto, existem 4³ = 64 códons possíveis, mas existem apenas 25 instruções genéticas, já que alguns códons codificam os mesmos aminoácidos e vários dão o comando “pare”.

Genes

No genoma humano, um gene é uma unidade funcional – uma espécie de código para um procedimento de um programa. Cada um é composto de exões (sequências de códons que estão envolvidos com expressar a proteína) e íntrons (sequências ignoradas que tem mais ou menos o mesmo efeito que comentários nos códigos).

Os exões descrevem uma sequência que se transformam em uma proteína. Quando um gene é compilado em uma proteína – normalmente como uma enzima – esta enzima funciona como uma função dentro da célula: enzimas ativam a reação de entrada em moléculas de saída. Com exceção dos homens e os cromossomos sexuais, os seres humanos tem duas versões de cada gene, um de sua mãe, outro de seu pai. Ter duas versões funcionalmente similares de cada gene fornece redundância.

Mutação e evolução

Esta redundância nos genes é uma proteção poderosa contra mutações. Uma mutação é uma alteração do código genético de um organismo. Algumas mutações trocam uma letra por outra, como por exemplo um T por um A, ou um A por um G. Isso pode mudar o aminoácido que é inserido, como em TTT (Fenilalanina) para TTA (Leucina), ou não, como em TTA (Leucina) para TTG (Leucina).

1. Mutações com a ação de “parar”: Apesar de incomuns, é possível para uma mutação transformar um códon na instrução de “parar”, o que prematuramente acaba com a produção da proteína, exemplo: TGG (triptofano) -> TGA (parar). Isto é chamado de mutação sem sentido, porque a proteína resultante raramente é capaz de cumprir a tarefa do original.

2. Mutações estruturais: Algumas mutações inserem ou removem um número arbitrário de letras. Se o número modificado for divisível por três, os códons depois da inserção ou remoção irão ler corretamente; isto é chamado de uma mutação dentro da estrutura. Mutações dentro da estrutura podem alterar levemente a funcionalidade da proteína. (Eles podem destruir a funcionalidade também.)

Se o número alterado não for divisível igualmente por três, os códons após a inserção ou remoção serão truncados. Esta é uma mutação que altera a estrutura. Na maioria dos casos, quanto mais tarde a mutação ocorrer no gene, mais funcional será a proteína resultante. (Mas, de acordo com o que nós eventualmente aprendemos com Bertrand, mesmo uma mutação que altera a estrutura no finalzinho do gene algumas vezes quebra a proteína resultante.)

E o que acontece?

Quando uma mutação acontece, existem quatro possibilidades para o mutante:

1. Nada acontece: Algumas mutações não alteram a funcionalidade (ou a estrutura) da proteína resultante. Mas, mesmo que a mutação quebre a proteína, pode não haver sinal disso. Se a versão redundante do gene do outro pai for capaz de produzir proteína suficiente, não haverá sintomas. Isso é o que normalmente acontece. Redundância é ótimo!

2. Insuficiência: Se o outro gene não produzir proteína suficiente, haverão sintomas variando de algo pouco perceptível até grave e/ou fatal.

3. Danos ativos: Se os genes mutantes produzirem uma nova proteína que é ativamente danosa, haverá sintomas. Quando um único gene anormal causa problemas, é uma desordem autossômica dominante.

4. Evolução: Se o gene mutante produzir uma versão melhor e mais eficaz da proteína, o indivíduo resultante estará mais “adaptado”. A probabilidade de sobrevivência e reprodução aumenta.

Desordens autossômicas recessivas

Desordens autossômicas recessivas como a A-T acontecem quando genes mutantes normalmente inofensivos (mas não funcionais) se reencontram. Se dois descendentes da raça originalmente mutante procriam, e ambos carregam uma cópia do gene mutante, existe uma chance em quatro que o filho deles herdará ambas as cópias do gene mutante.

E é por isso que muitas desordens genéticas estão associadas a determinados grupos ou regiões geográficas específicas – situações onde a probabilidade de um ancestral mutante em comum é maior. Quando alguém herda duas versões do mesmo gene mutante, os pais são primos (normalmente muito distantes).

Mas Cristina e eu (comprovadamente) não somos parentes. Ainda assim, Bertrand tem uma doença autossômica recessiva.

Acusações de Infidelidade

O fato de Bertrand ser muito mais parecido com a Cristina do que comigo não ajudou. Depois de afirmarmos com veemência que não éramos parentes, a maioria dos novos médicos do Bertrand pelos próximos anos iria encontrar uma maneira de puxar minha esposa de lado e perguntar enquanto estivessem a sós: “Existe alguma chance de que ele não seja o pai do Bertrand?” Não era o caso.

O vazio

Assim que o choque pelo diagnóstico de A-T passou, nós começamos a pesquisar. Em alguns dias nós estávamos convencidos que Bertrand não tinha isso. Mesmo que ele tivesse AFP elevado e um distúrbio de movimento, seu caso era diferente dos relatados na literatura médica.

Nós fizemos testes genéticos para A-T, e deu negativo como esperávamos. Aos 10 meses de vida, o cruzamento dos sintomas de Bertrand resultou em nada. A cada nova descoberta, ficávamos com cada vez menos opções.

Dê o seu melhor

Pequenas descobertas surgiram nos meses subsequentes. Cada nova descoberta gerou novas rodadas de hipóteses e testes (negativos). Nós encontramos níveis elevados de alanina aminotransferase (ALT) e aspartato aminotransferase (AST), que apontavam uma disfunção do fígado. Mas um exame completo com feito por um gastroenterologista não resultou em nada.

Mentalmente, o desenvolvimento do Bertrand parou em cerca de 8 meses de idade, e é onde permanece até hoje, mesmo que ele tenha agora 4 anos. A natureza peculiar do caso do Bertrand foi chamando a atenção de especialistas que queria tentar um diagnóstico.

Nenhum obteve êxito na tentativa.

A próxima sentença de morte

Por volta de 15 meses de idade, veio a nova grande descoberta. Nós encontramos oligossacarídeos, correntes de açúcares simples, em sua urina. Esta descoberta imediatamente envolveu uma pequena família de desordens genéticas: erros inatos do metabolismo celular.

Grupos específicos dentro dessa família incluem oligossacaridoses, doenças de depósito lisossômico, distúrbios congênitos da glicosilação e distúrbios mitocondriais. (Nós agora sabemos que Bertrand criou uma nova categoria nessa família de doenças: um distúrbio congênito de deglicosilação.)

A expectativa de vida do Bertrand foi estimada entre dois ou três anos. Nós não sabíamos qual deles ele tinha, mas todos os distúrbios (ultra-raros) tem nomes como:

Alfa-Fucosidose
Alfa-Manosidose
Deficiência de Alfa-N-Acetylgalactosaminidase
Aspartilglicosaminúria
Beta-Manosidose
Galactosialidose
Doença de Gaucher
Doença de Depósito de glicogénio tipo II (GSD II)
Gangliosidose GM1
Gangliosidose GM2
Mucolipidose II (Doença de célula-I)
Mucolipidose III (Polidistrofia de pseudo-Hurler)
Doença de pompe
Doença de Sandhoff
Doença de Schindler
Sialidose

Opções

Com exceção de distúrbios mitocondriais, estas desordens tendem a ser causadas pela incapacidade de produzir uma enzima necessária para algum componente do metabolismo celular. Na teoria, introduzir nas células esta enzima que está faltando poderia parar a progressão do distúrbio.

Em um pequeno número de casos, a enzima pode ser sintetizada, mas para chegar a todas as células é um complexo desafio farmacêutico. (É difícil conseguir que muitas moléculas passem da barreira sangue-cérebro.)

Mas, na maioria dos casos, a ciência moderna não sabe como sintetizar a enzima. Como consequência, a única chance de fornecer a enzima que está faltando é um transplante de medula óssea.

Criando uma quimera

Em um transplante de medula óssea, a parte da medula óssea produtora de células-tronco de quem vai receber o transplante é retirada (aliás, juntamente com a maior parte da medula do paciente) e substituída pela medula produtora de células-tronco do doador.

As células-tronco são capazes de se tornar muitos tipos diferentes de células, e assim, elas exercem um papel importante em crescimento e reparação. Conforme as células tronco do doador se proliferam, quem recebeu o transplante se torna uma quimera artificial: um organismo híbrido com células de duas fontes genéticas distintas. Quando as células do doador produzem a enzima que está faltando, pode ser o suficiente para o corpo funcionar corretamente, ou pelo menos, melhor.

Duke

Algumas semanas após encontrarmos oligossacarídeos, nós começamos os exames de sangue para diminuir as opões de qual desordem seria (e que enzima estaria faltando).

No meio tempo, viajamos para a Universidade de Duke para encontrar com Dra. Joanne Kurtzberg, especialista em transplantes de células-tronco de medula óssea para tratamento de erros congênitos do metabolismo. Antes de arriscar o Bertrand em um transplante de células-tronco (que tinha cerca de 30% de taxa de mortalidade), Dra. Kurtzberg queria saber exatamente qual desordem ele tinha. Então, nós encontramos com as geneticistas Dra. Vandana Shashi e Kelly Shock. Nós estamos trabalhando com as duas e a sua equipe desde então.

Epilepsia e perda de massa branca

Na Universidade de Duke, a equipe de neurologistas fez um eletroencefalograma (EEG) e outra ressonância magnética. Eles detectaram atividades “estranhas” e “provavelmente epiléticas” no seu cérebro. (Até hoje, seus EEGs atraem uma multidão de curiosos.)

A ressonância magnética mostrou que seu cérebro tinha atrasado a mielinização. Seu cérebro estava perdendo (ou não ganhando) massa branca (ou, falando em funções, a infraestrutura da rede). Esta descoberta era consistente com leucodistrofia – muitas vezes causada por erros congênitos do metabolismo celular.

Sem saída

Antes de deixarmos a Duke, Dra. Kurtzberg nos disse com sinceridade, ainda que com compaixão, que qualquer que fosse a desordem que o Bertrand tivesse, ele havia progredido demais para se beneficiar de um transplante de medula óssea.

Nós ficamos arrasados.

Focando em um tratamento

Depois de Duke, nós voltamos um pouco da energia em busca do diagnóstico para a busca por tratamento. Descobrir que muitos dos movimentos anormais do Bertrand eram na verdade ataques epiléticos foi desconcertante. Na verdade, Bertrand tinha três tipos: Epilepsia mioclônica (choques), epilepsia de ausência (ficar olhando fixamente para o nada) e epilepsia atônica (queda súbita).

Dentro de alguns meses, ele começou a ter epilepsia tônica com contrações prolongadas e dolorosas dos músculos do corpo inteiro. Bertrand começou a tomar Keppra, uma medicação normalmente prescrita contra ataques epiléticos.

Dieta cetogênica

Quando o Keppra se mostrou apenas parcialmente eficaz para controlar a sua epilepsia, nós tentamos a dieta cetogênica. Ela é uma rigorosa dieta rica em gordura que força o cérebro a mudar de glicose para corpos cetônicos como seu principal combustível.

Na dieta cetogênica, para cada grama de carboidratos e/ou proteína que Bertrand comesse, ele precisaria ingerir quatro gramas adicionais de gordura. A dieta é amplamente estudada e pesquisa, mas desconhece-se o motivo pelo qual ela funciona em muitos casos de epilepsia intratável.

Com a dieta, os ataques de epilepsia atônica pararam quase completamente, e os outros tipos de epilepsia diminuíram bastante. Mas, quando as crises tônicas começaram, nós fomos procurar mais opções.

Sem lágrimas

Algumas vezes um sintoma é óbvio demais para notar. Mas, com quase dois anos de idade, nós notamos que ele nunca havia lacrimejado. Ele podia chorar. Mas nunca havia produzido lágrimas.

Uma pesquisa rápida no Google por alacrima encontrou a síndrome de Allgrove. Até agora, tínhamos testado e descartado todos os erros inatos de metabolismo celular conhecidos, então estávamos ávidos para seguir a pista.

No Instituto Nacional de Saúde

Cristina entrou em contato com Dr. Stratakis do Instituto Nacional de Saúde (NIH, na sigla em inglês), um especialista em Allgrove. As características incomuns de Bertrand despertaram o interesse do Dr. Strataki, então ele fez com que Cristina e Bertrand fossem até o NIH para encontrar um comitê. O comitê supôs que Bertrand provavelmente não tinha Allgrove, mas valeria a pena fazer um teste genético.

O teste genético deu negativo.

O comitê no NIH finalmente concluiu que Bertrand poderia ter síndrome de Rett ou possivelmente síndrome de Schinzel–Giedion. Apesar de fenotipicamente ser similar a Rett em homens, testes subsequentes mostraram que ele não tinha nenhum dos dois distúrbios.

A opção nuclear: ACTH

Como as dolorosas convulsões tônicas do Bertrand aumentaram em intensidade e frequência, nós ficamos desesperados para parar com elas. Em alguns casos de epilepsia intratável, altas doses de ACTH podia pará-las. Em um golpe de sorte, o ACTH funcionou para Bertrand.

Mas as injeções de hormônio duas vezes ao dia tinham seus efeitos colaterais. Ele inchou a ponto de dobrar de peso. Seu cabelo afinou e caiu. Ele começou a ter pelos no rosto. E também ficou em um estado permanente de raiva. Imagine pegar um atalho direto para a puberdade aos dois anos de idade. Mas as crises epiléticas pararam.

Experiência de quase morte

O fim do ACTH e da dieta cetogênica veio de repente. O ACTH acabou com o sistema imunológico de Bertrand. Depois de alguns meses, ele contraiu uma infecção respiratória grave. Seu frágil corpo de dois anos de idade estava tão repleto de fluidos que ele não conseguia se mover.

Cada segmento de seu corpo inchou; ele parecia com um daqueles animais feitos de balão. Nós pensamos que ele iria morrer. Para salvá-lo, cortaram o ACTH e a dieta cetogênica e o ligaram a uma série de tubos, fios e antibióticos. Ele parecia um Borg.

Risadas

Na manhã seguinte que cortaram o ACTH e a dieta cetogênica, nós ouvimos algo que nunca tínhamos ouvido antes: risadas. Ainda inchado e quase morrendo em uma cama de hospital, ele estava rindo.

Toda vez que o barulho de risadas aparecia na TV do hospital, ele ria junto. Esse foi o sinal mais direto da humanidade do Bertrand que tínhamos visto até então. Cristina começou a chorar.

No meio da tempestade

Depois de Bertrand se recuperar, as crises epiléticas pararam por quase dois meses. Até mesmo seu EEG parecia “normal”. Sem as crises, Bertrand começou a aprender e se desenvolver. Para mim e para Cristina, estes foram os melhores dois meses de nossas vidas.

A volta da epilepsia

Eventualmente a epilepsia mioclônica retornou, mas as atônicas, de ausência e as tônicas não voltaram. Adicionar Lamictal aos seus medicamentos diminuiu a epilepsia mioclônica, mas o deixou grogue. Nossa busca para encontrar o diagnóstico continuou.

Fibrose hepática

Como os níveis hepáticos do Bertrand permaneceram consistentemente elevados, nós concordamos em fazer uma biópsia do fígado enquanto ele estava no hospital. A biopsia descartou duas possibilidades de diagnóstico recentes: Doença de Lafora e doença de Unverricht-Lundborg

Infelizmente, a biópsia encontrou fibrose no fígado do Bertrand. Seu gastroenterologista previu que seu fígado iria eventualmente desenvolver cirrose e falhar. Ele recomendou Ursodiol, então nós resolvemos tentar.

Problemas no coração: Síndrome do QT longo

Durante a estadia de Bertrand no hospital, um eletrocardiograma revelou a síndrome do QT longo. Síndrome do QT longo é uma condição rara no coração que pode levar a irregularidades fatais no ritmo cardíaco. A síndrome do QT longo normalmente tem uma base genética, mas também pode ser causada por medicamentos. Por um curto período, nós começamos a investigar canalopatias congênitas como uma possível causa para o seus problemas. Durante este período, parecia haver uma corrida macabra entre o cérebro, coração e fígado do Bertrand para saber quem o mataria primeiro.

A hipótese perigosa

Depois de esgotar quase todos os caminhos para um diagnóstico, Cristina e eu formulamos uma hipótese sobre a condição do Bertrand. Como nossas famílias não eram ligadas de nenhuma maneira (e, portanto, a baixa chance de um distúrbio autossômico recessivo) e a falta de qualquer histórico de doenças genéticas de qualquer um dos lados, nós sentimos que a condição do Bertrand era provavelmente o resultado de uma nova mutação.

Nós começamos a assumir que Bertrand tinha uma mutação única, não nós. Assim, nós assumimos que não haveria risco de ter outro filho. Estávamos errados. Mas, assumindo que Bertrand tinha uma nova mutação, nós elaboramos um plano para encontra-la.

Jantar com um geneticista

Eu consegui marcar um jantar com um geneticista da Universidade de Utah Dr. Lynn Jorde. Eu perguntei a ele sobre a possibilidade de sequenciar três genomas: o meu, o da minha esposa e o do Bertrand.

Sequenciamento de genoma produz o código genético de um organismo – cerca de 3.1 bilhões de letras no caso de humanos. Supostamente, se tivéssemos as três sequências, nós poderíamos encontrar as poucas mutações onde Bertrand era diferente de nós dois. Mas isso é mais fácil falando do que fazendo, e uma vez que fizéssemos, ainda não seria muito fácil.

As taxas de erro no sequenciamento

O processo de sequenciamento tem uma taxa de erro. Isto é, qualquer sequenciamento iria conter algumas falsas mutações. Com uma taxa de erro de 1 em 10 mil, o sequenciamento teria cerca de 310.000 erros – ou falsas mutações.

Fazer sequenciamentos repetidos diminui a taxa de erro, mas aumenta o custo. Na mesa de jantar, eu estimei que fosse custar cerca de US$500.000 para conseguir um nível de confiabilidade “razoável”. Dr. Jorde balançou a cabeça confirmando, meio como se pedisse desculpas.

Mas e depois?

Mas, suponha que nós encontrássemos a mutação; o que viria depois? Nós teríamos que investigar cada uma delas para ver como impactava a construção e função de proteínas – um trabalho intimidador. Mas, teoricamente, poderia ser feito.

Uma oportunidade: Sequenciamento exoma

Ao longo do calvário do Bertrand, Dra. Sashi e Kelly Schoch da Universidade de Duke mantiveram contato e trabalharam conosco para testar hipóteses. Elas tinham uma forte sensação que Bertrand tinha um distúrbio genético desconhecido. E eles criaram uma maneira inteligente para testar essa hipótese.

Eles propuseram usar uma nova técnica – sequenciamento total do exoma (ao invés de genoma) – em nós três. Apenas cerca de 2% do nosso DNA – o exoma – codifica ativamente as proteínas.

Estima-se que mutações nestes 2% são responsáveis pela vasta maioria das desordens genéticas. O sequenciamento total do exoma pode sequenciar economicamente esta pequena fração do nosso DNA. Se a mutação estava no exoma do Bertrand, nós seríamos capazes de encontra-la.  Bertrand, e outras 11 crianças sem diagnóstico entraram em um estudo piloto na Duke.

Desviando de duas balas

Depois que começamos a tratar o fígado do Bertrand com Ursodiol e acompanhamos de perto os sinais de problemas no fígado, nós vimos uma constante melhora. Um ano depois, os níveis hepáticos estavam com os valores “normais”. Bertrand não iria morrer de falência do fígado.

Repetidos testes no seu coração permitiram que o cardiologista concluísse que Bertrand tinha síndrome do QT longo causado por medicamentos (e não congênita). No caso do Bertrand, o causador da síndrome do QT longo havia sido a eritromicina, que tinha sido usada para tratar a infecção no hospital.

Deterioração da córnea

Logo depois de ter se livrado do QT Longo e da insuficiência hepática, Bertrand começou a ter sérias infecções nos olhos. Uma delas não respondeu aos antibióticos e foi necessário fazer uma cirurgia para drenar o pus da córnea. A falta de lágrimas e baixa umidade significava que sua córnea estava se deteriorando.

Cicatrizes se formaram pouco abaixo de suas pupilas – turvando, mas não impedindo a sua visão. Com a ajuda do oftalmologista, nós começamos um tratamento onde era necessário colocar um medicamento lubrificante e algumas gotas em seus olhos a cada duas horas.

Desde que começamos esse tratamento, seus olhos melhoraram, mas esquecer as gotinhas por pelo menos metade de um dia normalmente resulta em uma longa semana de infecções nos olhos e mais cicatrizes. Bertrand não pode ficar sem alguém treinado e confiável por mais do que algumas horas.

Gravidez

Cerca de um mês após o experimento exoma começar da Universidade de Duke, Cristina ficou grávida de nosso segundo filho. Nós sabíamos que havia uma chance que o experimento iria revelar que nosso filho ainda não nascido tinha (ou poderia ter) o mesmo distúrbio do Bertrand.

Nós decidimos que, independente do que descobríssemos não iriamos usar essa informação para alterar o curso da gravidez. (O protocolo do IRB – Conselho de Revisão Institucional – ditava que famílias que estavam esperando um filho deveriam ser excluídas do experimento justamente por causa dessa questão ética complicada.)

Células-tronco

Enquanto acontecia o experimento exoma, nós continuamos a tratar a epilepsia de Bertrand. Uma das hipóteses na época era a de que Bertrand não era um mutante completo – de que quando ele não era mais do que um punhado de células, apenas uma delas era mutante.

O termo para esta condição é mosaicismo somático, já que o indivíduo é um híbrido de duas fontes genéticas muito similares. Contando com essa possibilidade, nós decidimos arriscar.

Nós tínhamos guardado as células do cordão umbilical do Bertrand quando ele nasceu. Dra. Kurtzberg estava fazendo um estudo experimental na Duke testando o impacto da infusão de células tronco (não transplante) em crianças com condições que afetavam o cérebro (como a paralisia cerebral).

Já que as infusões de célula tronco dele mesmo seriam inofensivas, nós decidimos tentar. Nossa ideia era que se a mutação não tivesse afetado seu cordão umbilical, as células tronco poderiam começar a ajudar a reparar parte dos danos cerebrais e produzir uma versão funcional da enzima que estava faltando. Mesmo que ele não voltasse a produzir a enzima, havia motivos para ter esperança que ele poderia temporariamente parar ou reverter a perda de massa branca do cérebro.

A Clínica de Cleveland

Dada a natureza multifocal da epilepsia de Bertrand, haviam nos informado que cirurgia não era uma opção. Mas, para ter certeza absoluta, nós fomos para a Clínica de Cleveland, uma líder em tratamento cirúrgico de epilepsia pediátrica. Mesmo a Clínica de Cleveland confirmando que Bertrand não era um candidato para a cirurgia, eles aumentaram seus medicamentos para reduzir substancialmente suas crises.

Mas a ressonância magnética em Cleveland revelou algo impressionante: a perda de massa branca no cérebro de Bertrand havia estabilizado (temporariamente). Por si só, isso não é suficiente para alegar que a infusão de células-tronco havia funcionado, mas é encorajador e sugere que mais pesquisas com terapias com células-tronco são justificadas.

A primeira mutação

Quando Bertrand estava com três anos e meio de idade, uma semana antes da irmã dele, Victoria, nascer, nós recebemos uma ligação da equipe do Dr. Sashi da Universidade de Duke. Devido ao protocolo IRB, eles não poderiam revelar o que haviam encontrado, mas eles tinham uma forte sensação que Victoria não poderia ser afetada pelo distúrbio de Bertrand.

Eles queriam amostras de sangue dos pais de Cristina (mas não a minha). Nós instantaneamente entendemos o motivo: A equipe da Duke encontrou uma mutação no cromossomo X que eles acreditaram ser o responsável pelos distúrbios do Bertrand.

Quando o cromossomo X contém uma mutação, é comum que as mulheres não sejam totalmente afetadas: elas tem um cromossomo X redundante para compensar. Quando homens tem um cromossomo X mutante, a falta da redundância pode causar vários sintomas.

A conclusão é que se Bertrand tivesse uma condição ligada ao cromossomo X, nossa filha Victória podia ser uma portadora, mas não seria menos funcional que a Cristina. Nós ficamos muito felizes.

Mas a equipe da Duke havia errado

A mutação errada

Os resultados do teste para os pais da Cristina voltaram antes da Victória nascer. O pai da Cristina tinha a mesma mutação no cromossomo X. Apesar da sua mutação ligada ao cromossomo X ser única para a base de dados de controle que tinha milhares de genomas e ter afetado uma proteína que poderia plausivelmente explicar alguns dos sintomas do Bertrand, o fato que o pai da Cristina ser “normal” excluiu a sua culpa.

Deficiência de vitaminas

Às vezes uma solução parece até óbvia demais para tentar. No caso do Bertrand, vitaminas foram uma dessas soluções. Enquanto lia sobre causas de olhos ressecados, Cristina esbarrou em deficiências de vitaminas. Mesmo que o Bertrand estivesse tomando um multivitamínico diariamente, ao examinar os níveis de vitamina do Bertrand revelou sérias deficiências nas vitaminas armazenadas no fígado.

Com grandes megadoses diárias dessas vitaminas, nós conseguimos deixar seus níveis dentro da faixa “normal”. Desde então, Bertrand foi capaz de produzir lágrimas quando chorava, não muito, mas o suficiente. Infelizmente, por causa das cicatrizes nas córneas, ele não pisca mais, então ele ainda precisa de medicamentos e lubrificantes frequentemente – mas bem menos do que antes.

Diagnóstico: deficiência de N-glicanase 1

Aos quatro anos e meio de idade, nós recebemos uma ligação da Duke. O estudo exoma havia sido concluído e eles tinham a resposta. Cada um de nós carregava um gene mutante NGLY1 diferente. Eu tinha uma mutação sem sentido (de parar) no éxon 8; Cristina tinha uma que mudava de estrutura no último éxon.

Cristina e eu produzimos cerca de metade da quantidade de N-Glicanase 1 se comparado com a maioria da população. Bertrand recebeu ambos os genes mutantes NGLY1, deixando-o sem a habilidade de produzir a enzima.

A faixa preta neste blot indica a quantidade de N-glicanase 1. Bertrand é o “Patient 2” na imagem. Ele é o primeiro é até agora o único ser humano em que falta esta enzima.

N-glicanase 1 exerce  um papel importante em deglicosilar proteínas deformadas, permitindo que elas seja recicladas em seus aminoácidos constituintes. As células de Bertrand parecem estar acumulando glicoproteínas deformadas.

As probabilidades

Vale a pena refletir sobre as chances deste diagnóstico. Uma vez que as mutações que Cristina e eu carregávamos eram ambas únicas entre uma população controle de milhares de pessoas, nós podemos pensar que não mais de um em mil tem essas mutações.

Isso significa que uma formação aleatória de casal tem no máximo uma chance em um milhão de ser capaz de produzir um Bertrand. Mas já que apenas um em quatro filhos desse casal teria ambos os genes, e subsequentemente, a disfunção, no máximo um em quatro bilhões de nascimentos poderiam produzir um Bertrand.

Até que mais pessoas com mutações NGLY1 similares sejam encontradas, a probabilidade máxima de gerar um Bertrand irá continuar diminuindo. Nós agora sabemos que existia uma chance em quatro de que a Victoria herdaria ambas as mutações. Ela não herdou nenhuma.

Novas opções

Trabalhando com o pai da Cristina, Dr. Manuel Casanovae a nossa amiga Dra. Karen Ho, nós começamos a classificar as implicações biológicas da deficiênce de N-glicanase 1. A hipótese da Dra. Ho era que a falta de N-glicanase 1 poderia causar tensão no retículo endoplasmático. Neste caso, certos antioxidantes poderiam ajudar a reduzir a tensão.

Dr. Casanova focou em produtos farmacêuticos que poderiam ser capazes de “alterar” minha mutação de parar causando uma leitura ocasional da mutação que iria permitir que minha cópia quebrada do NGLY1 fosse produzir N-Glicanase 1. Depois de encontrar com um pesquisador em Toronto, Dr. Casanova decidiu que a gentamicina era uma candidata promissora, uma vez que já está sendo usado nesse sentido para tratar algumas formas de fibrose cística.

Sintetizando a N-glicanase

Mas, alguns dias depois de nosso encontro na Duke, a pesquisa da própria Cristina atingiu o alvo em cheio: a equipe da universidade de Duke e nossa equipe em Salt Lake não sabiam, mas a N-Glycanase já é sintetizável. (O Genzyma detém a patente pela sua síntese). Sua capacidade de deglicosilação é útil em ambientes de laboratório, e humanos já são capazes de produzí-la artificialmente há cerca de duas décadas.

Você pode encomendar um lote por US$244.

Próximos passos

Infelizmente, nós não podemos simplesmente pedir um lote e injetar no Bertrand. Nós precisamos de aprovação do FDA (Food and Drug Administration – o equivalente a uma ANVISA nos Estados Unidos) e precisaremos da cooperação do Genzyma. Mesmo que esta doença possa causar a morte, e que suas crises epiléticas estejam piorando, e que ele continue perdendo massa branca, nós precisamos provar que é seguro.

Depois de passar por estas etapas, precisaremos mexer na formulação para melhorar a bio-disponibilidade. E, nós podemos ter que procurar moléculas que possam carregar a enzima através da barreira sangue-cérebro. E há algumas incógnitas além dessas.

Mas a vida do Bertrand está em jogo. Então, é isso que iremos fazer.

Epílogo

Na postagem do blog anunciando a descoberta de oligossacarídeos três anos atrás, nós concluímos com uma promessa a Bertrand:

Claro que nós faremos tudo que for possível por ele.

E, se isso falhar, então tentaremos o impossível.

Mas o que significa fazer o impossível? No guia ilustrado de um doutorado, eu falei sobre extrapolar as barreiras do conhecimento humano. Este artigo contém a história de um desses casos – do processo bagunçado, porém essencial da ciência moderna. Ciência é a transformação sistemática do desconhecido para algo conhecido. É necessário então uma transformação do impossível em possível.

Algum tempo depois do guia ter sido escrito, eu adicionei um epílogo enfatizando a importância dessa transformação:

Existe uma parte da barreira quase rompida. Estamos quase lá. Tudo que precisamos fazer é continuar forçando.

Imagem por Hermann Danzmayr/Shutterstock


Matt Might é um professor da faculdade de computação da Universidade de Utah. Matt escreve no blog.might.net e você pode acompanhar seus tweets no @mattmight. Sua esposa Cristina escreveu sobre o progresso do filho do casal desde os 8 meses de idade em overcomingmovementdisorder.blogspot.com. “Em busca do assassino do meu filho” foi republicado com a permissão de Matt e Cristina.