MADRID 1 Jul. (EUROPA PRESS) -
Jonathan Weissman, miembro del Instituto Whitehead (Estados Unidos), y sus colaboradores han desarrollado una herramienta de silenciamiento genético que resulta prometedora como terapia contra enfermedades priónicas mortales. La herramienta, un editor epigenético optimizado, allana el camino para una nueva clase de enfoques genéticos para tratar enfermedades priónicas mortales, tal y como se recoge en 'Science'.
La enfermedad priónica, que conduce a una rápida neurodegeneración y muerte, es causada por la presencia de versiones deformes de la proteína priónica. Esto provoca un efecto de cascada en el cerebro: las proteínas priónicas defectuosas deforman otras proteínas y juntas no sólo dejan de funcionar correctamente sino que también forman agregados tóxicos que matan las neuronas. El tipo más famoso de enfermedad priónica, conocida coloquialmente como enfermedad de las vacas locas, es infecciosa, pero otras formas de enfermedad priónica pueden ocurrir espontáneamente o ser causadas por genes de proteínas priónicas defectuosos.
La mayoría de los medicamentos convencionales actúan dirigiéndose a una proteína. Los CHARM, sin embargo, funcionan más arriba, desactivando el gen que codifica la proteína defectuosa para que, en primer lugar, la proteína nunca se produzca. Los CHARM hacen esto mediante edición epigenética, en la que se agrega una etiqueta química al ADN para desactivar o silenciar un gen objetivo. A diferencia de la edición de genes, la edición epigenética no modifica el ADN subyacente: el gen en sí permanece intacto. Sin embargo, al igual que la edición de genes, la edición epigenética es estable, lo que significa que un gen desactivado por CHARM debería permanecer desactivado. Esto significaría que los pacientes sólo tendrían que tomar CHARM una vez, a diferencia de los medicamentos dirigidos a las proteínas que deben tomarse regularmente a medida que se reponen los niveles de proteínas de las células.
La investigación en animales sugiere que la proteína priónica no es necesaria en un adulto sano y que, en casos de enfermedad, la eliminación de la proteína mejora o incluso elimina los síntomas de la enfermedad. En una persona que aún no ha desarrollado síntomas, la eliminación de la proteína debería prevenir la enfermedad por completo. En otras palabras, la edición epigenética podría ser un enfoque eficaz para tratar enfermedades genéticas como las enfermedades priónicas hereditarias. El desafío es crear un nuevo tipo de terapia.
En menos de dos años, Weissman en colaboración con la líder del grupo senior del Broad Institute (Estados Unidos), Sonia Vallabh, han desarrollado un conjunto de herramientas moleculares llamadas CHARM que pueden desactivar genes causantes de enfermedades, como el gen de la proteína priónica (así como, potencialmente, genes que codifican muchas otras proteínas implicadas en enfermedades neurodegenerativas y de otro tipo), y están perfeccionando esas herramientas para que sean buenas candidatas para su uso en pacientes humanos. Aunque las herramientas aún tienen muchos obstáculos que superar antes de que los investigadores sepan si funcionan como terapias, el equipo se siente alentado por la velocidad con la que han desarrollado la tecnología hasta ahora.
Los investigadores comenzaron a diseñar y aplicar su nuevo editor de epigenoma. El primer problema que tuvieron que abordar fue el tamaño, porque el editor debe ser lo suficientemente pequeño para ser empaquetado y entregado a células específicas del cuerpo. Introducir genes en el cerebro humano es un desafío; Muchos ensayos clínicos han utilizado virus adenoasociados (AAV) como vehículos de transmisión de genes, pero son pequeños y sólo pueden contener una pequeña cantidad de código genético. CRISPRoff es demasiado grande; el código para Cas9 por sí solo ocupa la mayor parte del espacio disponible.
Los investigadores del laboratorio Weissman decidieron reemplazar Cas9 con una proteína de dedos de zinc (ZFP) mucho más pequeña. Al igual que Cas9, las ZFP pueden servir como proteínas guía para dirigir la herramienta a un sitio objetivo en el ADN. Las ZFP también son comunes en las células humanas, lo que significa que es menos probable que desencadenen una respuesta inmune contra sí mismas que la bacteria Cas9.
A continuación, los investigadores tuvieron que diseñar la parte de la herramienta que silenciaría el gen de la proteína priónica. Al principio utilizaron parte de una metiltransferasa, una molécula que añade grupos metilo al ADN, llamada DNMT3A. Sin embargo, en la configuración particular necesaria para la herramienta, la molécula era tóxica para la célula. Los investigadores se centraron en una solución diferente: en lugar de administrar DNMT3A externo como parte de la terapia, la herramienta es capaz de reclutar el DNMT3A propio de la célula en el gen de la proteína priónica. Esto liberó un espacio precioso dentro del vector AAV y evitó la toxicidad.
Los investigadores también necesitaban activar DNMT3A. En la célula, DNMT3A suele estar inactivo hasta que interactúa con determinadas moléculas asociadas. Esta inactividad predeterminada evita la metilación accidental de genes que deben permanecer activados. A Neumann se le ocurrió una forma ingeniosa de solucionar este problema combinando secciones de las moléculas asociadas de DNMT3A y conectándolas a ZFP que las llevan al gen de la proteína priónica. Cuando el DNMT3A de la célula se encuentra con esta combinación de partes, se activa y silencia el gen.
Las pruebas en ratones mostraron que los CHARM guiados por ZFP podrían eliminar más del 80% de la proteína priónica en el cerebro, mientras que investigaciones anteriores han demostrado que una eliminación de tan solo un 21% puede mejorar los síntomas.
Una vez que los investigadores supieron que tenían un potente silenciador genético, abordaron el problema de los efectos no deseados. El código genético de un CHARM que se entrega a una célula seguirá produciendo copias del CHARM indefinidamente. Sin embargo, después de que se desactiva el gen de la proteína priónica, esto no tiene ningún beneficio, solo más tiempo para que se desarrollen los efectos secundarios, por lo que ajustaron la herramienta para que después de desactivar el gen de la proteína priónica, se desactive sola.
Una vez resueltos los elementos principales de la tecnología CHARM, el equipo ahora está perfeccionando su herramienta para hacerla más efectiva, segura y fácil de producir a escala, como será necesario para los ensayos clínicos. Ya han hecho que la herramienta sea modular, de modo que sus distintas piezas se puedan intercambiar y los futuros CHARM no tengan que programarse desde cero. Actualmente, los CHARM también se están probando como terapéuticos en ratones.
El camino desde la investigación básica hasta los ensayos clínicos es largo y sinuoso, y los investigadores saben que a los CHARM todavía les queda mucho camino por recorrer antes de que puedan convertirse en una opción médica viable para personas con enfermedades priónicas.
Sin embargo, con un diseño de terapia sólido y resultados de laboratorio prometedores, los investigadores tienen buenas razones para tener esperanzas. Continúan trabajando a toda velocidad, con la intención de desarrollar su tecnología para que pueda salvar la vida de los pacientes no algún día, sino lo antes posible.
