HISTORIA DE LA TERAPIA GENICA MARCO TEORICO.Durante las últimas tres décadas una proporción creciente de investigación genética está dedicada a estudios moleculares en medicina. Esto produjo importantes cambios en el entendimiento de la fisiopatología de diversas enfermedade enfermedadess genéticas. genéticas. Aunque Aunque muchos muchos descubrimie descubrimientos ntos fueron fueron aplicados aplicados a las técnic técnicas as diagnós diagnóstic ticas as la utili!a utili!ación ción de técnic técnicas as molecu molecular lares es en el tratamiento de enfermedades genéticas es lógica " natural. #a terapia génica es la parte de la terapéutica que utili!a material genético en el tratam tratamien iento to de enferm enfermeda edades des$$ intent intentaa modular modular la funció función n celula celularr pudiendo corregir la deficiencia causada por la pérdida o alteración de un gen al modificar la e%presión de proteínas. Así secuencias codificadoras de prot proteí eína nas s sond sondas as anti anti&s &sen enti tido do AD' AD' trip triple less " ribo riboso soma mass pued pueden en ser ser considerados los fármacos de la (). #a terapia génica requiere en primer lugar la identificación del gen o grupo de genes que causan la alteración a subsanar su aislamiento " clonación. Es en este conte%to donde emerge con lu! propia una de las ma"ores aventuras de la biolo biologí gíaa huma humana na el pro" pro"ec ecto to geno genoma ma human humano o ente entend ndie iend ndo o por por genoma humano a la totalidad de la información genética contenida en las células humanas tanto en el núcleo como en las mitocondrias. Aunque no conocemos con certe!a el número e%acto de genes humanos es sin duda inferior a los *++.+++ que se esperaban. #a última apro%imación reali!ada a través del programa bioinformática
First Exon Finder
da una cifra
de unos ,-.+++ genes. in embargo la cartografía " secuenciación del geno genoma ma huma humano no tan tan sólo sólo nos nos va a ofre ofrece cerr una una cant cantid idad ad masi masiva va de información. erá necesario un tiempo de interpretación " traducción de la secuencia de AD' a su función biológica lo que hace que su conocimiento cons consti titu tu"a "a tan tan sólo sólo el inic inicio io " no el fina final l de un cami camino no deno denomi mina nado do proteonómica.
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CRONOLOGIA.#a terapia génica consiste en la utili!ación de ácidos nucleicos con fines terapéuticos. Aunque esta técnica es mu" joven "a que el primer paciente tratado fue en *//+ presenta un futuro mu" prometedor. En los primeros / a0os 1/- protocolos clínicos en más de 1.+++ pacientes de 22 países fueron ensa"ados. El concepto de terapia génica se presentó durante los a0os -+ " los a0os 3+ " todavía está en su infancia significando que ha" una falta de datos seguros a largo pla!o sobre el seguro " de la eficacia de esta terapia. En 1970 Desde el descubrimiento de las en!imas de restricción por Arber " 4amilton se sentaron las bases para transferir genes entre diferentes células u organismos inclusive pertenecientes a diferentes especies. En 1970 de tanfield 5ogelio refería del 6D'A bueno7 se podría utili!ar para reempla!ar la D'A defectuoso en gente por desórdenes genéticos. En 1972 (heodore 8riedmann " 5ichard 5oblin publicaron un papel en la 6(erapia génica llamada 9iencia para la enfermedad genética humana7 En 1978 se reali!ó la primera hormona recombinante insertando el gen de la insulina en una bacteria
E. coli .
De allí en adelante se afian!aron los
conocimientos necesarios para transferir genes a células humanas con el fin de alterar el fenotipo patológico " generar una nueva forma terapéutica. En 1985 Anderson " el colega :ichael ;lease comen!aron a trabajar juntos para demostrar cómo las células de la gente con deficiencia del deficiencia de la desaminasa
tili!aron un retrovirus como vector para llevar el gen correcto del ADA en las células. En *//+ el primer paciente que se tratará con terapia génica era una muchacha de cuatro a0os tratada en el 9entro 9línico de '?4. Ella tenía una enfermedad congénita llamada la deficiencia de la desaminasa
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sus glóbulos blancos en ella. Este proceso fue reali!ado por el Dr. . 8rench Anderson del 9ora!ón " del ?nstituto 'acionales de la angre. En 1986 intentaron transferir los genes correctos en la médula de los animales pero en */BB encontraron que la traslación de ellos a los glóbulos blancos era mucho más acertada con un aumento espectacular en la cantidad de los genes correctos que eran tomados por las células. En 1989 los ?nstitutos 'acionales de la alud de los Estados >nidos aprobaban el protocolo clínico presentado por los Dres. Anderson ;laese " 5osenberg para insertar un gen e%tra0o en las células del sistema inmunitario de pacientes de cáncer. Aunque tal protocolo no representaba una terapia génica sin embargo las técnicas utili!adas eran idénticas a las requeridas para la terapia génica verdadera. En palabras del Dr. Anderson ello significaba realmente que la tecnología para insertar genes en humanos había llegado. En 1990 se aprobaba el primer ensa"o clínico de auténtica terapia génica a los Dres. ;laese Anderson " colaboradoresC se trataba de introducir el gen que codifica para la en!ima adenosin desaminasa
muerte se debió al uso del vector adenoviral para la transducción del gen necesario para tratar su enfermedad lo cual causó una e%cesiva respuesta inmune con un fallo multiorgánico " muerte cerebral. E%iste una bibliografía numerosa sobre el tema " es destacable el informe que la 8DA emitió se0alando el conflicto de intereses de algunos de los médicos implicados en el caso así como los fallos en el procedimiento. En el a0o 2++2 cuatro ensa"os en marcha de terapia génica se parali!aron al desarrollarse en un ni0o tratado una enfermedad similar a la leucemia. @osteriormente tras una revisión de los procedimientos se reanudaron los pro"ectos en marcha. En 2003, >n equipo de investigadores de la >niversidad de 9alifornia en #os ngeles insertó genes en un cerebro utili!ando liposomas recubiertos de un polímero llamado polietilenglicol <@E)=. #a transferencia de genes en este órgano es un logro significativo porque los vectores virales son demasiado grandes para cru!ar la barrera hematoencefálica. Este método tiene el potencial para el tratamiento de la enfermedad del @arFinson. En 2006, 9ientíficos del '?4 tratan e%itosamente un melanoma metastásico en dos pacientes utili!ando células ( para atacar a las células cancerosas. Este estudio constitu"e la primera demostración de que la terapia génica puede ser efectivamente un tratamiento contra el cáncer. En mar!o del 2++- un grupo internacional de científicos anunció el uso e%itoso de la terapia génica para el tratamiento de dos pacientes adultos contagiados por una enfermedad que afecta a las células mieloides. El estudio publicado en 'ature :edicine es pionero en mostrar que la terapia génica puede curar enfermedades del sistema mieloide. En noviembre del mismo a0o @reston 'i% de la >niversidad de @ensilvania informó sobre G5HI/- una inmunoterapia para el tratamiento del 4?G que utili!a un vector lentiviral para transportar un D'A antisentido contra la envuelta del 4?G. 8ue la primera terapia con un vector lentiviral aprobada por la 8DA para ensa"os clínicos. #os datos de la fase ?J?? "a están disponibles. En 2007, e%actamente el * de ma"o del 2++3 el hospital :oorfields E"e " la universidad 9ollege #ondonKs ?nstitute of Lphthalmolog" un a0o después 4
el 4ospital de 'i0os de 8iladelfia anunciaron el primer ensa"o de terapia génica para la enfermedad hereditaria de retina. #a primera operación 9# se publicaron en 'eM England ournal of :edicine " se encontraron resultados positivos. #os pacientes mostraron incremento de la visión " no se presentaron efectos secundarios aparentes. En 2008, ?nvestigadores de la >niversidad de :íchigan en Ann Arbor nidos= desarrollaron una terapia genética que ralenti!a " recupera las encías ante el avance de la enfermedad periodontal la principal causa de pérdida de dientes en adultos. #os investigadores descubrieron una forma de a"udar a ciertas células utili!ando un virus inactivado para producir más cantidad de una proteína denominada receptor ('8. #os resultados del trabajo mostraron que entre el -+ " el B+ por ciento de los tejidos periodontales se libraban de la destrucción al utili!ar la terapia génica. En 2009, En septiembre de 2++/ se publicó en 'ature que unos investigadores de la >niversidad de ashington " la >niversidad de 8lorida fueron capaces de proporcionar visión tricromática a monos ardilla usando terapia génica. En noviembre de ese mismo a0o la revista cience publicó resultados alentadores sobre el uso de terapia génica en una enfermedad mu" grave del cerebro la adrenoleucodistrofia usando un vector retroviral para el tratamiento. En 2012, El 2 de noviembre la 9omisión Europea autori!o a )l"bera una empresa alemana nidos " apón "a han apostado a esta nueva posibilidad. 5
ENFERMEDADES TRATADAS MEDIANTE TERAPIA GNICA 1.- He!"#$%$& #a (erapia )enica está resultando también efica! en casos de hemofilia NAO " N;O donde se encuentran alterados los factores coagulantes G??? " ?H respectivamente. En ellas se han reali!ado apro%imaciones utili!ando el transgén de estos factores " vectores retroviales adenovirus virus adenoasociados " AD' desnudo administrados por vías comunes como la subcutánea intramuscular intrahepática intraperitoneal o intravenosa. Galores
equilibrados
de
éstos
en
el
flujo
sanguíneo
reducirán
sustancialmente los episodios de hemorragias espontáneas " la necesaria infusión de estas proteínas en los pacientes de este tipo de hemofilia. 2.- F$'(")$) *+)$& En la fibrosis quística se ha observado un defecto en el gen que codifica para el canal de cloro conocido como 98(5 que resulta en un transporte anormal de electrólitos en las glándulas e%ocrinas " conduce a una enfermedad crónica obstructora de los pulmones insuficiencia pancreática e%ocrina " aunento de la cantidad de electrólitos en el sudor. >tili!ando como transgén el gen de 98(5 " las células del epitelio del tracto respiratorio se han reali!ado estudios utili!ando liposomas " adenovirus como vectores. #os riesgos de to%icidad parecen descartados en los primeros intentos " basta algo tan sencillo como un inhalador para conseguir la e%presión del gen " aliviar en un 1+P los síntomas de la enfermedad. 3.- D$)("#$& !+)+%&( D+/enne En un avance significativo hacia un tratamiento para la distrofia muscular de Duchenne
rescatado por medio de la in"ección intravenosa con el gen de la distrofina que es defectuoso en las personas con D:D. Después del tratamiento el músculo del diafragma del ratón mostró una e%presión estable del gen de la distrofina durante seis meses. .- A%e(&$"ne) /e$&) A pesar de los problemas técnicos e%isten protocolos clínicos aprobados para la transferencia
ex vivo
de genes al hígado para el tratamiento de la
insuficiencia hepática aguda e hipercolesterolemia familiar. >na de las vías para restituir la funcionalidad del hígado cirrótico se enfoca en la degradación del e%ceso de acumulación de proteínas de la matri! e%tracelular principalmente colágena tipo ? en el parénquima hepático. u inserción mediante un vector adenoviral induce la degradación del e%ceso de matri! e%tracelular " estimula la proliferación de hepatocitos logrando un rápido restablecimiento de la funcionalidad del hígado. 5.- D$&'ee) #a (erapia )enica mantiene abiertas dos líneas de investigación en pacientes con diabetes tipo * caracteri!ada por una pérdida completa de las células betapancreáticas. :ientras 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. #a introducción del gen @DH&* implicado en las primeras fases de formación " desarrollo del páncreas " en el control de la e%presión del gen de la insulina en células beta maduras ha resultado suficiente para que el hígado de los ratones produ!ca 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 estrepto!otocina.
6.- En#e(!e&e) ne+("e4ene(&$&) 7
e han reali!ado también apro%imaciones de () en el tratamiento de la enfermedad de Al!heimer en humanos. (ambién se há anali!ado 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 <')8= que ha mostrado resultados positivos en el deterioro cerebral en monos viejos. Ltras patologías como la enfermedad de @arFinson en la que la relación con los factores genéticos es menos clara representan un ma"or desafío. 7.- Ce4+e(& e han reali!ado estudios en un tipo de ceguera total acompa0ada de degeneración de la retina que se relaciona con mutaciones en el gen 5@E/,. #os resultados de este estudio constitu"en el primer é%ito para prevenir la ceguera en un mamífero " tienen una importancia adicional si consideramos que las mutaciones del gen 5@E/, se observan en el humano en la ceguera congénita conocida como amaurosis de #eber. 4asta ahora los e%perimentos reali!ados en animales han sido un é%ito. 8.- In)+#$$en$& &(&& ?ndividuos con insuficiencia cardiaca presentan alteraciones en la regulación de esta proteína. #a sobre&e%presión mediante un virus adenoasociado de una forma mutada del gen de la fosfolamban bloquea a la proteína nativa. En estos casos se utili!ó un catéter similar al utili!ado en la actualidad para practicar angioplastias para transportar el virus hasta el lugar de acción. 9.- A(e(")%e(")$) 5ecientemente se ha abierto la posibilidad de aplicar la (erapia )énica a patologías como la arteriosclerosis. Aunque los resultados iniciales no han sido del todo buenos <"a que tan NsóloO consiguieron evitar la amputación de la pierna gangrenada durante varias semanas= sí consiguieron revasculari!ar la e%tremidad. 8
10.- D$)#+n$n e($% e $n#e($%$& #a sobre&e%presión de factores de crecimiento antes de una prostatectomía radical podría a"udar a reparar el nervio cavernoso " de esta manera se podría minimi!ar la disfunción eréctil neuropática " preservar la capacidad de erección. 11.- Te(&$& 4n$& +$%$&n" #$'("'%&)") e %& $e% Estas células han sido usadas en pacientes afectados de mucopolisacaridosis que es una enfermedad hereditaria que se caracteri!a por la deficiencia de en!imas lisosomiales. #os fibroblastos se obtienen fácilmente crecen bien en cultivo " pueden ser infectadas eficientemente con vectores retrovirales. @or ejemplo las células de un paciente afectado por la enfermedad de )aucher
CONCLSIONES Aunque se ha dado una visión de la (erapia )énica sólo en el tratamiento de enfermedades hereditarias la ingeniería genética desde su inicio se ha 9
utili!ado para sinteti!ar " en algunos casos liberar proteínas con fines terapéuticos. #a modificación genética de vegetales " animales permite no sólo mejorar sus rendimientos o resistencias frente a plagas o inclemencias naturales sino también la producción de proteínas de interés farmacéutico #os últimos avances a la hora de perfeccionar las técnicas tanto en el cultivo de células de la piel como de producir vectores estables " fiables para e%presar e introducir información genética en estas células hacen suponer que la piel será uno de los más atractivos sistemas para corregir enfermedades mediante terapia génica. Dentro del campo de las aplicaciones de la terapia génica en el hombre se puede considerar el cáncer como el área más importante " de más rápida e%pansión. 9on el desarrollo de la terapia génica la medicina estará en el umbral de una nueva era para el tratamiento de más de 1.+++ desórdenes genéticos que afecten a nuestra especie. El peligro que supone manejar microorganismos manipulados genéticamente depende de su capacidad para sobrevivir e intercambiar material genético con comunidades de microorganismos autóctonos
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