Genética da Hanseniase

Desde os tempos mais remotos das civilizações humanas, as doenças infecciosas vêm atuando como os principais agentes da seleção natural, à medida que seres humanos passaram a viver em aglomerados urbanos, abandonando a vida nômade. Como resultado, um complexo e permanente processo de co-evolução entre patógenos e hospedeiros vem constantemente modificando genomas, com variantes genéticas associadas com aumento da suscetibilidade à infecção tendendo a ser removidas gradualmente do pool de genes.

Com o advento da medicina, ainda na era pré-microbiológica, doenças infecciosas eram amplamente consideradas hereditárias, devido a características como concentração de casos em famílias. Foi apenas com as descobertas revolucionarias de Pasteur que esta noção passou a ser desafiada. Neste contexto, a hanseníase desempenha um papel histórico por ser a primeira doença humana associada a um micro-organismo, conforme demonstrado pelo médico norueguês Gerhard Henrick Armauer Hansen em 1873, em um achado que o levou a rejeitar a ideia de hereditariedade.¹ Este importante achado instaurou uma nova era de pesquisas em doenças infecciosas, como foco no papel dos patógenos.

Porém, atualmente sabe-se que a exposição ao patógeno é necessária mas não suficiente para explicar a complexa patogênese das doenças infecciosas e sua variabilidade de sintomas, formas de apresentação clínica e evolução. Para se entender o desenvolvimento de um quadro infeccioso, é necessário considerar diversos fatores, tanto relativos ao patógeno quanto ao paciente, entre eles, suas constituições genéticas.

A hanseníase é um excelente modelo para se estudar o papel da genética do hospedeiro no controle da patogênese de infecção. Isso porque claramente é necessário a exposição aos agentes etiológicos para o desenvolvimento da hanseníase,² mas esta exposição não é suficiente para explicar a ocorrência e a complexidade da doença, bem como suas várias formas clínicas. Estudos recentes têm revelado que o genoma do M. leprae é altamente conservado e estável através do tempo e do espaço geográfico³ e praticamente clonal ao redor do mundo,⁴ o que reforça a hipótese de que a variabilidade interpessoal dos fenótipos da hanseníase se deve em grande parte ao perfil genético do hospedeiro.

As primeiras evidências que mostraram a importância da genética na hanseníase foram produzidas por estudos observacionais, como de agregação familial de casos e estudos de gêmeos. Em uma investigação clássica, Chakravartti e Vogel mostraram em 1973 uma maior concordância de ocorrência de hanseníase entre gêmeos monozigóticos (59,7%) quando comparados com gêmeos dizigóticos (20%).⁵ Shields e colaboradores observaram, através de análise de agregação familial, que entre famílias apresentando mais de um caso de hanseníase, a frequência da transmissão de hanseníase de uma geração para outra entre parentes consanguíneos foi de 89%; em comparação com 11% entre não-consanguíneos⁶ Mais recentemente, uma análise de segregação complexa realizada em 269 famílias recrutadas em uma ex-colônia de pacientes com hanseníase localizada no interior do Pará mostrou um modelo de herança codominante – com um componente de gene principal envolvido – responsável pela forte dependência familial de ocorrência da doença nesta comunidade.⁷

Apesar de importantes no contexto histórico, esses estudos observacionais são limitados em esclarecer quais genes e variantes genéticas são de fato responsáveis pelos efeitos observados, apenas detectáveis através de abordagens moleculares. Neste sentido, com os avanços nas ferramentas de análise de DNA, pesquisadores têm produzido importantes dados na dissecção do componente genético envolvido no controle da susceptibilidade do hospedeiro à hanseníase. Poderosos estudos de ligação localizaram regiões genômicas ligadas à doença, enquanto estudos de associação têm revelado dezenas de genes candidatos e com isso, importantes insights sobre sua patogênese molecular. Mais recentemente, abordagens livres de hipótese, de larga escala e de genoma completo, como por exemplo, os Genome-Wide Association Study (GWAS), associados à possibilidade mais recente de se empregar sequenciamento direto de genomas completos, têm permitido importantes avanços. Alguns exemplos foram selecionados e serão explorados com mais detalhes a seguir. Uma revisão sistemática dos últimos achados genéticos em hanseníase pode ser encontrada nas referências.⁸

Em 2003, um estudo de ligação pan-genômico envolvendo a genotipagem de 388 marcadores em uma amostra populacional de famílias vietnamitas localizou um forte pico de ligação entre hanseníase per se (a doença independente de sua forma clínica) e a região cromossômica 6q25-q27.⁹ Em etapa subsequente, o mapeamento fino de associação do locus 6q25-q27 identificou diversos marcadores compartilhados pelos genes PRKN (denominado Parkin – ou Parquina, em português – e codificante para uma E3 ubiquitina-proteína ligase) e PACRG (PRKN co-regulated gene) associados com hanseníase em duas amostras populacionais distintas – vietnamita e brasileira – resultando no primeiro caso de sucesso de identificação, por positional cloning (ou seja, baseado exclusivamente na posição genômica dos genes envolvidos) de genes controlando uma doença infecciosa. Desde então, o achado foi independentemente replicado em diferentes populações.^10,11 Além disso, um estudo funcional revelou um importante impacto do gene PRKN sobre o controle de outras doenças causadas por patógenos intracelulares, como o M. tuberculosis.¹²

Hoje sabe-se que a Parquina é uma proteína envolvida em diversos processos de regulação de resposta imune, via controle de eventos celulares importantes como a mitofagia e a autofagia. Variantes do gene PRKN são conhecidos fatores de risco genéticos para doença de Parkinson de início precoce; este gene representa, portanto, uma intrigante conexão entre doenças infecciosas e neurodegenerativas.

Zhang e colaboradores publicaram em 2009 o primeiro GWAS em hanseníase;¹³ como resultado, sete genes foram associados à doença. Destes, dois se destacam; o gene NOD2 (nucleotide-binding oligomerization domain containing 2) cuja proteína é responsável pelo reconhecimento de lipopolissacarídeos de bactérias intracelulares (LPS); e o gene LRRK2 (leucine-rich repeat kinase 2) que mostrou sinais sugestivos de associação nas amostras populacionais chinesas. Um estudo realizado em 2012 confirmou o NOD2 como um fator de susceptibilidade à hanseníase em uma amostra populacional vietnamita.¹⁴ Em 2013 foi validada a associação de LRRK2 em uma amostra indiana;¹⁵ e finalmente em 2014 uma amostra brasileira mostrou associação entre o gene NOD2 e a susceptibilidade do hospedeiro a hanseníase.¹⁶ É interessante notar a existência de uma conexão entre genes de hanseníase e de outras doenças: ambos os genes NOD2 e LRRK2 foram relacionados anteriormente com a doença de Crohn ou colite ulcerativa, sugerindo uma conexão genômica/molecular entre estas duas doenças e abrindo um caminho promissor de pesquisa.¹⁷ Ainda, à exemplo do gene PRKN, o gene LRRK2 está também envolvido na patogênese da doença de Parkinson, reforçando uma promissora conexão entre duas doenças neurodegenerativas de etiologia distintas.

Tanto a ocorrência de infecção quanto a forma de manifestação clínica da hanseníase dependem de processos amplamente regulados por genes localizados no locus do complexo maior de histocompatibilidade (MHC – major histocompatibility complex) e responsáveis pela apresentação de antígenos e pelo desencadeamento de interações celulares críticas para a regulação da resposta imune.¹⁸ De fato, as primeiras variantes genéticas associadas com hanseníase foram de genes do MHC, e hoje há amplo consenso de que genes localizados neste locus são críticos para explicar os mecanismos de suscetibilidade do hospedeiro aos agentes causais da hanseníase. Por exemplo, o mesmo estudo que ligou o locus 6q25-q27 à hanseníase, também localizou um pico de ligação na região que contém o complexo do Antígeno Leucocitário Humano (HLA – hanseníase situado no locus 6p21.⁹ Um estudo subsequente levou à descrição de variantes do gene LTA associadas à hanseníase em amostras populacionais vietnamita, brasileira e indiana, em um efeito altamente dependente da idade de diagnóstico.¹⁹ Estes achados se somaram a um vasto corpo de evidências que indicam alelos do gene HLA-DRB1 associados à doença em diferentes amostras populacionais;^20,21,22 tanto como variantes de susceptibilidade quanto de resistência à hanseníase. Ainda, variações na região do HLA-DQA1 também vêm sendo consistentemente descritas.²³

Por ser uma região genômica densa em genes altamente polimórficos, dissecar o exato papel de genes HLA sempre representou um grande desafio para os cientistas interessados em identificar as variantes causais dos fenótipos da hanseníase. Neste sentido, em 2020 dois estudos importantes foram publicados: o primeiro GWAS baseado em famílias (para hanseníase) identificou três SNPs (do inglês – single-nucleotide polymorphism) independentemente associados, sendo dois localizados na região do HLA de classe I e um localizado na região do HLA classe II.²⁴ E finalmente, um estudo baseado no sequenciamento massivo de 11 genes HLA²⁵ confirmou conhecidas associações com hanseníase e, mais importante, pela primeira vez permitiu o refinamento do achado a apenas quatro aminoácidos.

Historicamente, estudos genéticos vêm se concentrando no fenótipo de susceptibilidade à hanseníase per se; porém, a riqueza da patogênese da doença tem levado a um interesse crescente em outros fenótipos, tais como a forma de manifestação clínica e a ocorrência de estados reacionais – neste sentido, o objetivo é de avançar no entendimento dos fatores de risco inatos que podem levar à ocorrência destes agressivos episódios inflamatórios.

O gene NOD2 citado anteriormente foi associado às reações do tipo 1 (T1R – type 1 reaction) e do tipo 2 (T2R) em amostras do Nepal.²⁶ Já o LRRK2 foi preferencialmente associado com T1R.^27,28 Ainda, indivíduos que desenvolvem T1R podem ser portadores de mutações raras no gene da parquina,²⁷ indicando que alterações de função nessa importante proteína podem agravar o quadro clínico dos pacientes. Além disso, variantes do gene da interleucina 6 (IL6) também foram associadas com ocorrência de T2R em amostras do Brasil.²⁹

Mais recentemente, em 2020, um estudo piloto produziu resultados que indicam que recorrência da doença pode ter um componente de controle genético: os autores revelaram que o acúmulo de variantes de risco para hanseníase pode levar a um perfil de hipersusceptibilidade à doença, aumentando o número de casos de recorrência em lugares onde a hanseníase permanece hiperendêmica.³⁰

Apesar dos importantes avanços obtidos ao longo de mais de 100 anos de pesquisa genética em hanseníase, ainda há muito a se avançar, pois parte da herdabilidade da doença permanece oculta: as variantes moleculares descritas até aqui não explicam a totalidade do efeito genético previsto nos estudos observacionais. Uma das possíveis explicações é que a maioria dos estudos moleculares são desenhados de modo a excluir variantes raras, por conta de limitações técnicas de acesso ao genoma. Com o progresso constante das tecnologias, essa realidade vem sendo superada e as ferramentas de sequenciamento completo têm sido cada vez mais empregadas, levando a importantes avanços.