Dos nuevos estudios de la Universidad de Iowa sugieren que la terapia génica puede ser un enfoque viable para tratar o prevenir la enfermedad pulmonar causada por la fibrosis quística FQ.
Trabajando con cerdos con FQ, los investigadores, con sede en el Instituto Biomédico Pappajohn UI PBI, han demostrado que dos vectores diferentes basados en virus pueden restaurar una versión funcional de la proteína reguladora de la conductancia transmembrana CFTR de la fibrosis quística que es defectuosa enCF a las células de las vías respiratorias de los cerdos. Además, este reemplazo genético normalizó aspectos importantes de la biología pulmonar y mejoró la capacidad de las secreciones de las vías respiratorias para matar bacterias.
"Esta es una importante prueba de principio de la idea de que la terapia génica para la FQ podría funcionar porque utilizamos un modelo animal que sabemos que desarrolla enfermedades pulmonares como las personas", dice Paul McCray, Jr., profesor de pediatría en la UI CarverFacultad de Medicina e investigador principal de uno de los estudios, que fueron publicados el 8 de septiembre en la revista JCI Insight . "En nuestros experimentos a corto plazo vimos evidencia de corrección de algunos de los problemas conocidos de la FQ, incluido el movimiento de sal a través de la membrana celular, el pH acidez del líquido de la superficie de las vías respiratorias y la capacidad de las secreciones respiratorias para matarbacterias. Esto demuestra que la terapia génica tiene un efecto que parece ser terapéuticamente relevante ".
Nueva clave de modelo animal para la investigación de la FQ
A pesar de la simplicidad del concepto de terapia génica: reemplazar un gen que causa la enfermedad con una versión normal, administrar genes de forma segura a las células correctas para que produzcan cantidades suficientes de la proteína de reemplazo para tratar una enfermedad ha resultado difícil de lograr.
Para la FQ, un obstáculo significativo ha sido la falta de un buen modelo animal para probar los resultados terapéuticos de las terapias genéticas. Los ratones con FQ no contraen la enfermedad pulmonar que es la principal causa de enfermedad y muerte en pacientes humanos.
En 2008, los investigadores de FQ en la UI liderados por Michael Welsh, director del PBI e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, hicieron un gran avance al crear un modelo de cerdo de FQ, que a diferencia de los ratones con FQ, desarrolla la enfermedad pulmonar que imitaLos síntomas observados en las personas.
"El modelo porcino nos permite observar el efecto de la terapia génica en la enfermedad pulmonar y preguntar si el rescate genético también mejora los problemas pulmonares causados por la FQ", dice Joseph Zabner, profesor de medicina interna de la UI.
La terapia génica corrige parcialmente los problemas pulmonares con FQ
En los nuevos estudios, dos equipos probaron dos estrategias diferentes de terapia génica para obtener CFTR funcional en las células de las vías respiratorias de los cerdos con FQ. Un grupo dirigido por McCray y Patrick Sinn, profesor asociado de investigación de pediatría de la UI y director del UI Viral Vector Core,centrado en un lentivirus. Este tipo de virus se ha utilizado con éxito y seguridad como vector de terapia génica para pacientes con enfermedades inmunes raras. Una ventaja importante de los lentivirus es que el gen administrado se incorpora integra directamente al genoma de la célula, lo que significa quela solución es permanente. Sin embargo, es un desafío producir grandes cantidades de lentivirus, y este virus aún no se ha probado para la seguridad en los pulmones humanos.
El otro equipo de investigación, dirigido por Zabner y David Schaffer de la Universidad de California, Berkeley, se centró en un virus adenoasociado AAV2. Los AAV son seguros para su uso en humanos, incluidos los pulmones humanos, y son relativamente fáciles de producir en grandes cantidades.Los genes entregados por los vectores AAV no se incorporan permanentemente al genoma de la célula, pero la expresión del gen a menudo es de larga duración.
Un aspecto importante del estudio de AAV fue la personalización molecular del virus de manera que se dirigía eficientemente a las células de las vías respiratorias de los cerdos. Zabner y Schaffer crearon un virus AAV2 con cinco mutaciones que era 240 veces más eficiente que el AAV2 para infectar las células de las vías respiratorias de los cerdos.El equipo utilizó previamente la misma estrategia de evolución dirigida para crear un virus AAV que infecta preferentemente las células de las vías respiratorias humanas.
Los investigadores demostraron que ambas terapias génicas restauraron las corrientes de cloruro en las células de las vías respiratorias de los cerdos, lo que indica que ambos vectores entregaron CFTR funcional a la ubicación correcta en las vías respiratorias. Ambos enfoques también aumentaron el pH y la capacidad de matar bacterias de las secreciones de las vías respiratorias.
"El desarrollo de la terapia génica ha experimentado altibajos y para la FQ ha habido un largo período con pocos estudios clínicos", señala McCray. "Pero un ensayo de terapia génica no viral se completó recientemente en el Reino Unido, y también hemoscomenzó a ver éxitos en otras enfermedades de un solo gen. Con estos resultados y todo lo que hemos aprendido acerca de cómo colocar el gen CFTR en el lugar correcto, hay un renovado interés en seguir adelante con la terapia génica CF ".
Sinn agrega que los nuevos hallazgos pueden acercar a los investigadores a un "punto de inflexión" para iniciar ensayos clínicos.
Los vectores que los investigadores de IU están desarrollando también podrían tener usos más allá de la terapia génica de la FQ como herramientas de administración de genes multifacéticos.
"Si alguien quiere usar la edición de genes, incluido CRISPR-Cas9, necesitan una forma de enviarlo a las células. Vectores como estos son la clave para eso", dice Zabner.
¿Terapia génica para la FQ?
Cuando el equipo de IU comenzó su trabajo de terapia génica hace más de 20 años, no había tratamientos disponibles para la FQ. Ahora, hay varios medicamentos disponibles que ayudan a los pacientes con mutaciones específicas de la FQ. Sin embargo, estos medicamentos, que son caros y se toman a diario, no trate a la mayoría de los pacientes. Un enfoque de terapia génica exitoso tendría las ventajas de tratar todas las formas de FQ independientemente de la mutación genética, y potencialmente la terapia podría administrarse solo una vez para lograr un tratamiento permanente.
"Las grandes preguntas que nos hacen se refieren a cuán factible sería usar este enfoque para tratar a las personas con FQ. Por ejemplo, ¿cuánto dura la expresión del gen? ¿Evita que ocurra la enfermedad? Esas preguntas necesitarán más tiempoestudios para responder ", dice McCray.
Estos estudios resultaron de una ciencia de equipo altamente colaborativa entre la UI, la Universidad de California, Berkeley y la Universidad Estatal de Wright en Ohio, y entre varios departamentos dentro de la Facultad de Medicina UI Carver. Los dos autores principales de los estudios son estudiantes graduados de la UIAshley Cooney en el programa de microbiología y Benjamin Steines en el programa de biología molecular y celular. La investigación fue financiada en parte por subvenciones del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y del Riñón,ambos forman parte de los Institutos Nacionales de Salud y de la Fundación de Fibrosis Quística.
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Materiales proporcionado por Universidad de Iowa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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