APLICACIONES Y ENFERMEDADES

APLICACIONES DE LA TERAPÌA GENICA

• Marcaje génico: El marcaje génico tiene como objetivo, no la curación del paciente, sino hacer un seguimiento de las células, es decir, comprobar si en un determinado sitio del cuerpo están presentas las células específicas que se han marcado. Un ejemplo de ello sería la puesta a punto de vectores para ensayos clínicos, permitiendo, por ejemplo, que en ocasiones en las que un paciente de cáncer (leucemia) callampa y al que se le ha realizado un autotrasnplante recae se pueda saber de donde proceden las células, si son de células transplantadas o si son células que han sobrevivido al tratamiento.

• Terapia de enfermedades monogénicas hereditarias: Se usa en aquellas enfermedades en las que no se puede realizar o no es eficiente la administración de la proteína deficitaria. Se proporciona el gen defectivo o ausente.

• Terapia de enfermedades adquiridas: Entre este tipo de enfermedades la más destacada es el cáncer. Se usan distintas estrategias, como la inserción de determinados genes suicidas en las células tumorales o la inserción de antígenos tumorales para potenciar la respuesta inmune.

ENFERMEDADES DE LA TERAPIA GENICA

Son numerosas las enfermedades objeto de la terapia génica, siendo las más características las tratadas a continuación:

ADA

El primer protocolo clínico aprobado por la FDA para el uso de la terapia génica fue el utilizado en el tratamiento de la deficiencia en adenosín deaminasa (ADA) que provoca un trastorno de la inmunidad, en 1990. En estos pacientes no se ha podido retirar el tratamiento enzimático exógeno necesario para su supervivencia, sino sólo disminuirlo a la mitad y se ha detectado la persistencia en la expresión del gen aún después de cuatro años de iniciado el protocolo. Aunque no se haya logrado la completa curación de los pacientes (que consistiría en retirar todo el aporte enzimático exógeno) este constituye un hecho inédito en la historia terapéutica. En 2009 se hace un nuevo experimento en el que extraen células hematopoyéticas de la médula ósea para la introducción del gen ADA ex vivo mediante un retrovirus modificado (GIADA). Las células modificadas se vuelven a introducir en el paciente. Los resultados de este experimento fueron exitosos porque ninguno de los pacientes desarrollo leucemia (como si había ocurrido con el empleo de retrovirus). Además, todos los pacientes desarrollaron una expresión correcta del gen ADA durante los años de seguimiento que se les hizo y consiguieron un aumento de células sanguíneas. De esta manera 8 de los nueve pacientes no necesita tratamiento enzimático exógeno para complementar la terapia génica.

Cancer

El tratamiento del cáncer hasta el momento ha implicado la destrucción de las células cancerosas con agentes quimioterapeúticos, radiación o cirugía. Sin embargo, la terapia génica es otra estrategia que en algunos casos ha logrado que el tamaño de tumores sólidos disminuya en un porcentaje significativo. Los principales métodos que utiliza la terapia génica en el cáncer son:

1. Aumento de la respuesta inmune celular antitumoral (terapia inmunogénica). Está basada en la habilidad del sistema inmune atacar contra el cáncer.
2. Introducción de genes activadores de drogas dentro de las células tumorales o terapia de genes suicidas. Consiste en la introducción selectiva de genes que codifican para la susceptibilidad a drogas que de otra manera no serían tóxicas. Esto lleva a la producción de enzimas (como por ejemplo la HSV-tk [Herpex simplex virus timidina kinasa]), que es una enzima inofensiva para las células de mamíferos, convierten prodrogas (vg ganciclovir, 5-fluorocitocina) en metabolitos citotóxicos que destruyen a las células tumorales en proliferación.
3. Normalización del ciclo celular. Consiste en la inactivación de oncogenes mutados, como el ras, o en la reexpresión de antioncogenes o genes supresores de tumor inactivos como el p53.
4. Manipulación de las células de la médula ósea. Es utilizada principalmente en la terapia génica de desórdenes hematológicos, y consiste en transferir a las células progenitoras hematopoyéticas genes de quimioprotección o de quimiosensibilización, entre otros.
5. Uso de ribozimas y tecnología antisentido o "antisense". Las ribozimas son ARN con actividad catalítica que actuarían incrementando la degradación del ARN recién traducido, disminuyendo proteínas específicas no deseadas, factor que a veces se asocia a alteraciones tumorales. La tecnología antisentido se refiere a oligonucleótidos de ARN que no tienen actividad catalítica, sino que son complementarios a una secuencia génica y que pueden actuar bloqueando el procesamiento del RNA, impidiendo el transporte del mRNA o bloqueando el inicio de la traducción.

Síndrome de Wiskott-Aldrich(WAS)

El síndrome de Wiskott-Aldrich (WAS) es una enfermedad recesiva ligada al cromosoma X caracterizada por eczema, trombocitopenia, infecciones recurrentes, inmunodeficiencia así como una gran tendencia a los linfomas y a las enfermedades autoinmunes. También hay una versión más suave de esta enfermedad conocida como trombocitopenia ligada al cromosoma X o XLT caracterizada por microtrombocitopenia congénita con plaquetas de pequeño tamaño. Ambas enfermedades están producidas por mutaciones en el gen WAS que codifica para una proteína multidominio que sólo se expresa en células hematopoyéticas, WASP. Por lo tanto, la mayoría de los que padecen este síndrome sufren una muerte prematura debido a una infección, hemorragia, cáncer o anemia grave autoinmune. Actualmente, se han realizado tratamientos eficaces en pacientes con el síndrome de Wiskott-Aldrich por medio de trasplantes de médula ósea o sangre del cordón umbilical de un donante HLA idéntico o compatible. En 2010 se publica un estudio que muestra importante mejoras en dos niños diagnosticados con la enfermedad. La terapia consistió en extraer las células madre hematopoyéticas y volvérselas a trasferir tras integrarles el gen WAS en el genoma. Tras la terapia génica, detectaron niveles significativos de la proteína WASP en las diferentes células del sistema inmune de los pacientes. El resultado fue que los pacientes tuvieron varias mejoras significativas: uno de ellos se recuperó por completo de la anemia autoinmune y el otro paciente redujo el eczema que sufría.

Beta Talasemia

La β-talasemia constituye un desorden genético con mutaciones en el gen de la β-globulina que reduce o bloquea la producción de esta proteína. Los pacientes con esta enfermedad padecen anemia severa y requieren trasfusiones de sangre a lo largo de toda su vida. La terapia génica tiene como objetivo sanar las células madre de la médula ósea mediante la transferencia de la β-globina normal o gen de β-globina en células madre hematopoyéticas (CMH) para producir de forma permanente los glóbulos rojos normales. Para llevarlo a cabo se pretende emplear lentivirus porque varios estudios muestran la corrección de la β-talasemia en modelos animales. Los objetivos de la terapia génica con esta enfermedad son: optimizar la transferencia de genes, la introducción de una gran cantidad de CMH modificadas genéticamente y reducir al mínimo las consecuencias negativas que pueden derivarse de la integración al azar de los vectores en el genoma.

Hemofilia

La TG está resultando también eficaz en casos de hemofilia «A» y «B» donde se encuentran alterados los factores coagulantes VIII y IX, respectivamente. En ellas se han realizado aproximaciones utilizando el transgén de estos factores y vectores retroviales, adenovirus, virus adenoasociados y ADN desnudo administrados por vías comunes como la subcutánea, intramuscular, intrahepática, intraperitoneal, o intravenosa.


Los vectores actúan como un liberador de los factores a las células musculares del paciente, donde producirán continuamente este factor. Valores equilibrados de éstos en el flujo sanguíneo reducirán sustancialmente los episodios de hemorragias espontáneas y la necesaria infusión de estas proteínas en los pacientes de este tipo de hemofilia.

Fibrosis quística

En la fibrosis quística se ha observado un defecto en el gen que codifica para el canal de cloro conocido como CFTR, que resulta en un transporte anormal de electrólitos en las glándulas exocrinas y conduce a una enfermedad crónica obstructora de los pulmones, insuficiencia pancreática exocrina y aunento de la cantidad de electrólitos en el sudor. Utilizando como transgén el gen de CFTR y las células del epitelio del tracto respiratorio, se han realizado estudios utilizando liposomas y adenovirus como vectores. Los riesgos de toxicidad parecen descartados en los primeros intentos y basta algo tan sencillo como un inhalador para conseguir la expresión del gen y aliviar en un 30% los síntomas de la enfermedad.

Distrofia muscular Duchenne

En un avance significativo hacia un tratamiento para la distrofia muscular de Duchenne (DMD), investigadores han usado TG para proteger músculos respiratorios vitales en ratones con la enfermedad, debido a que la mayor causa de muerte en la DMD es el deterioro del diafragma. La nueva investigación ha demostrado por primera vez cómo el diafragma puede ser rescatado por medio de la inyección intravenosa con el gen de la distrofina, que es defectuoso en las personas con DMD. Después del tratamiento, el músculo del diafragma del ratón mostró una expresión estable del gen de la distrofina durante seis meses.

Alteraciones hepáticas

A pesar de los problemas técnicos, existen protocolos clínicos aprobados para la transferencia ex vivo de genes al hígado, para el tratamiento de la insuficiencia hepática aguda e hipercolesterolemia familiar. Los experimentos con ratones transgénicos, bioquímica y fenotípicamente modificados han permitido evaluar la eficacia terapéutica de la transferencia génica somática de vectores adenovirales de la ornitina transcarbamilasa (OTC), beta-galactosidasa y alfa1-antitripsina humana. Una de las vías para restituir la funcionalidad del hígado cirrótico se enfoca en la degradación del exceso de acunulación de proteínas de la matriz extracelular, principalmente colágena tipo I en el parénquima hepático. La metaloproteasa de matriz-8 o colagenasa de neutrófilos de hunano es una buena candidata para ser sobre expresada. Otra aproximación, en hígados cirróticos, la constituye el gen del activador del plasminógeno urocinasa hunano modificado. Su inserción mediante un vector adenoviral induce la degradación del exceso de matriz extracelular y estimula la proliferación de hepatocitos, logrando un rápido restablecimiento de la funcionalidad del hígado.

Diabetes

La TG mantiene abiertas dos líneas de investigación en pacientes con diabetes tipo 1, caracterizada por una pérdida completa de las células betapancreáticas. Mientras la primera se basa en la modificación de la respuesta anómala del sistema inmunitario, la segunda intenta aumentar el número de células capaces de secretar insulina.


Entre las vías de actuación sobre la respuesta autoinmunitaria destacan:


– Inhibición de moléculas implicadas en el desarrollo de la diabetes tipo 1 como interleucina 1beta, factor de necrosis Tumoral alfa, interferón gamma, interleucina 6 y óxido nítrico.


– Estimular la expresión de interleucina 4 con el fin de prevenir el proceso de inflamación previo a la destrucción de las células beta.


– Inhibición de la interacción de moléculas Fas/Fas-L.

– Producción local, en células beta genéticamente modificadas, de moléculas anti-CD40-ligando, una proteína que desempeña un papel clave en la activación de los linfocitos T. Con el fin de aumentar el número de células beta, la TG ha centrado sus esfuerzos en generar células no-beta capaces de secretar insulina en respuesta a las concentraciones de glucosa. El tipo celular donde se han obtenido resultados más interesantes y que há generado mayores expectativas es el hepatocito. Los hepatocitos presentan la capacidad de captar la concentración extracelular de glucosa, ya que comparten con las células beta algunos de los componentes naturales del sistema de detección de glucosa, como la glucocinasa y GLUT-2. Los hepatocitos modificados son capaces de producir insulina con la actividad biológica y funcional similar a la de la molécula producida por el páncreas. No obstante, debido a que las células del hígado presentan diferente sensibilidad a la glucosa que el páncreas, las cinéticas (los ascensos y descensos) de producción de la insulina obtenida son muy diferentes a las de la insulina nativa producida por el páncreas, y el control de la glucosa en sangre no resulta óptimo.

La introducción del gen PDX-1, implicado en las primeras fases de formación y desarrollo del páncreas, y en el control de la expresión del gen de la insulina en células beta maduras, ha resultado suficiente para que el hígado de los ratones produzca insulina, lo que ha permitido un descenso de las concentraciones de glucosa de los animales a los que se les había inducido la diabetes mediante el agente químico estreptozotocina.

Enfermedades neurodegenerativas

Se han realizado también aproximaciones de TG en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer en humanos. En cultivos primarios de neuronas piramidales de hipocampo de rata se ha sobre-expresado la proteína calbindina D28K, obteniéndose altos rendimientos. Esta proteína es capaz de unirse al ion calcio modulando sus concentraciones citoplasmáticas. La sobre-expresión de esta proteína confirió protección a los cultivos frente a estímulos citotóxicos como el fragmento 25-35 del péptido betaamiloide. También se há analizado a pacientes en las primeras etapas de la enfermedad, con la implantación de células cutáneas a las que previamente se les ha introducido el gen del factor de crecimiento neurológico (NGF) que ha mostrado resultados positivos en el deterioro cerebral en monos viejos.

Otras patologías como la enfermedad de Parkinson, en la que la relación con los factores genéticos es menos clara, representan un mayor desafío. En esta enfermedad, la TG ha sido llamada el «tercer paso», tras la terapia sustitutiva con la levodopa y los implantes de células dopaminérgicas. Así, las células hiperactivas del núcleo subtalámico son consideradas como células diana para la inserción del gen de la descarboxilasa glutámica ácida (GAD), responsable de la producción del neurotransmisor inhibitorio GABA, obteniéndose como resultado un funcionamiento más normal de la actividad de la red cerebral. También se han realizado aproximaciones de TG ex vivo, con trasplantes de células capaces de producir dopamina o de secretar factores de crecimiento o neurotrofinas (BDNF, GDNF) que actúan como agentes neurotróficos, activando rutas de supervivencia celular en las neuronas afectadas. Utilizando un virus de inmunodeficiencia felino sobre un modelo animal de una enfermedad lisosomal humana, la enfermedad de Sly, con déficit de enzima betaglucuronidasa que cursa con deterioro neurológico progresivo, presentó, por primera vez en este tipo de investigaciones, no sólo la prevención del progreso neurológico, sino también la restauración de las capacidades previas mentales de los animales.

Como último ejemplo de las enfermedades neurodegenerativas en las que se han llevado a cabo diversas aproximaciones de TG, citaremos las ataxias, en las que se ha utilizado como vector un VIH atenuado capaz de alcanzar los ganglios dorsales medulares, una de las áreas más afectadas en la ataxia de Friedreich. Se ha planteado el uso de moléculas, como el factor de crecimiento insulínico-1 (IGF-I), que retrasen la muerte celular observada, planteándose la posibilidad de la regeneración neuronal mediante el uso de células madre.

Ceguera

Se han realizado estudios en un tipo de ceguera total, acompañada de degeneración de la retina, que se relaciona con mutaciones en el gen RPE95. En modelos experimentales, la administración directa en la retina de un virus portador del gen funcional es capaz de impedir la degeneración y permite que la actividad eléctrica de esta estructura ocular sea comparable a la que se observa en animales sanos. Los resultados de este estudio constituyen el primer éxito para prevenir la ceguera en un mamífero y tienen una importancia adicional, si consideramos que las mutaciones del gen RPE95 se observan en el humano en la ceguera congénita conocida como amaurosis de Leber. Por otro lado, la manipulación genética de células de la córnea ex vivo puede ser, en el futuro, una solución frente a la incompatibilidad y el rechazo observado en algunos trasplantes de córnea. Hasta ahora, los experimentos realizados en animales han sido un éxito.

Sida

Se han realizado aproximaciones, tanto in vivo como ex vivo, en el sida, mediante el empleo de vectores retrovirales portadores de genes de la cápside o la envoltura del VIH, como la glicoproteína 120, siendo los linfocitos T las células diana. Los glóbulos blancos modificados reconocen las células infectadas por el VIH y las eliminan, tanto en las primeras etapas de la infección como al cabo de largos tratamientos antivirales. En los primeros ensayos clínicos estas células pueden eliminarlo de manera tan eficaz como lo harían los linfocitos T atacados por el virus, es más, éstas son capaces de atacar eficazmente a varios mutantes del VIH.

Insuficiencia cardíaca

La TG viene a aumentar el abanico terapéutico disponible en la actualidad en la insuficiencia cardiaca, abriendo las puertas a un nuevo tratamiento que tiene como diana a la proteína fosfolamban. Individuos con insuficiencia cardiaca presentan alteraciones en la regulación de esta proteína. La sobre-expresión, mediante un virus adenoasociado, de una forma mutada del gen de la fosfolamban bloquea a la proteína nativa. En estos casos se utilizó un catéter, similar al utilizado en la actualidad para practicar angioplastias, para transportar el virus hasta el lugar de acción.

Arterosclerosis

Recientemente se ha abierto la posibilidad de aplicar la TG a patologías como la arteriosclerosis.

La administración, mediante catéteres espaciales, en la arteria poplítea de la extremidad afectada por mal riego sanguíneo de genes que expresaban el factor de crecimiento vascular endotelial, ha sido considerada un éxito parcial. Aunque los resultados iniciales no han sido del todo buenos (ya que tan «sólo» consiguieron evitar la amputación de la pierna gangrenada durante varias semanas), sí consiguieron revascularizar la extremidad.

Disfunción eréctil e infertilidad

La sobre-expresión de factores de crecimiento antes de una prostatectomía radical podría ayudar a reparar el nervio cavernoso y, de esta manera, se podría minimizar la disfunción eréctil neuropática y preservar la capacidad de erección. En ratas, la técnica alcanza tasas de éxito de entre el 70 y el 85%. Las técnicas de TG han sido también empleadas para revertir la infertilidad en ratones machos, que se convirtieron en fértiles sin que el gen o el vector lentiviral introducido se transmitiese a su descendencia. Los ratones tratados presentaban dificultad en la formación de células espermáticas debido a ciertas mutaciones en el gen KL2 de sus células de Sertoli.

Dolor

Por último, la TG ha realizado incursiones en el campo del dolor. Así, la expresión de forma continuada de preproencefalina en neuronas sensitivas abre las puertas a aplicaciones clínicas en el tratamiento del dolor asociado al cáncer, artritis, angina y neuropatías periféricas. La TG, al ser específica, permite que la liberación de sustancias analgésicas se produzca tan sólo en los lugares de la hiperestimulación, evitando la aparición de efectos secundarios de los narcóticos como la confusión mental y el letargo.