Desde la Mutación hasta la terapia génica
Finalmente una solución para una enfermedad grave ya está disponible!!
Noticia:
Lo publique en la Ciencia y sus demonios y se los comparto aquí también
espero les guste
En Marzo de 2013 se publicó un artículo en la Revista “Human Gene Therapy” que es una historia que relatan los autores desde que se descubrió la mutación de un gen y sus consecuencias en los pacientes hasta que se desarrolló y aprobó la terapia génica para esa enfermedad.
Como me pareció muy interesante les cuento las partes que mas me llamaron la atención de esta historia
En Noviembre de 2012 se aprobó el primer fármaco basado en terapia génica para el tratamiento de la deficiencia de lipoproteín lipasa (LPL) una enfermedad producida por tanto deleciones como inserciones en el gen que codifica dicha enzima (Langlois et al., 1989)
El fármaco se llama “alipogene tiparvovec” y está recientemente aprobado para el mundo occidental.
La historia comenzó hace 26 años atrás, cuando en el laboratorio del Dr. M Hayden de la Universidad de Columbia en Vancouver, Canadá. El Dr. Kastelein, un médico Holandés que se dedicaba al estudio de enfermedades lipídicas y fué a aprender algunas de las por entonces “nuevas técnicas de biología molecular” como el Southern blot, extracción de ADN y demás.
Uno de los primeros pacientes Canadienses presentaba síntomas como xantomas cutáneos, hipertriglicerolemia (alto valor de trigicéridos en sangre), dolor abdominal crónico, pancreatitis recurrente, etc, que eran clásicos de la LPL.
Comparando la secuencia de ADN del paciente con la del gen normal, recientemente publicado (Wion et al., 1987), fué posible identificar la primera mutación en el gen LPL que causa esta deficiencia. (Langlois et al., 1989)
Se observaba tanto una deleción como inserción en los alelos maternos y paternos del paciente y se dedujo que estas mutaciones eran las causantes de la enfermedad.
El problema para tratar esta enfermedad es que a pesar de indicar un fuerte restricción en el consumo de grasas, lo síntomas suelen persistir. Muchas veces el paciente debe ser hospitalizado y puede ocasionar la muerte por pancreatitis
Por esto los Drs. Hayden and Kastelein se enfocaron en caracterizar las diversas mutaciones que llevan a esta enfermedad y analizar las posibles formas de tratar el problema desde el gen en sí mismo.
Esta búsqueda la extendieron por el mundo y hallaron que en Quebec había una alta frecuencia de esta enfermedad (1 en 6,382 afectados) comparados con el resto del mundo (<1 en 100,000).
Las reconstrucciones de las genealogías pudieron ayudar a comprender que el efecto fundador de la mutación provenía de los primeros individuos que se asentaron en Quebec en el siglo XVII y que provenían de Escocia y Francia.
Las mutaciones más frecuentes encontradas en estas en estos pacientes fueron G188E (20%–30%) y P207L (*70%) que además son aquellas que hacen que el gen no produzca la proteína necesaria para la degradación de los lípidos llevando a la enfermedad (LPL)
Se pensó en administrar la enzima a los pacientes por vía endovenosa pero tiene una vida media en el organismo menor a 10 minutos por lo que no solucionaba el problema.
Los avances en la investigación del tema determinaron la función de esta enzima y se pudo determinar que la enzima produce la ruptura de la molécula de los triglicéridos en quilomicrones y lipoproteínas de muy baja densidad para generar ácidos grasos libres que sirvan de fuente de energía al músculo o se guarden como depósito de tejido graso para su uso posterior.
Las investigaciones continuaron y se desarrolló un modelo en ratón en la Universidad de Washington.
Así se comenzó a explorar la posibilidad de hacer terapia génica para revertir la ausencia de la enzima que evite a los pacientes el desarrollo de la enfermedad (LPL).
En verdad la primera vez que se concibió la idea de la terapia génica fue en 1947 corrigiendo el gen defectuoso. (Keeler, 1947), pero recién en 1968 se planteó la idea de usar un virus modificado para llevar el gen defectuoso a los pacientes y se ideó en primera instancia en plantas.
No fue hasta 1990, que se produjo exitosamente un tratamiento para una inmunodeficiencia rara producida por mutación en el gen que codifica la enzima adenosina deaminasa, usando un vector o elemento transportador del gen normal (un retrovirus).
Pero en este caso los investigadores buscaron entre diversos retrovirus y adenovirus como vectores o transportadores del gen normal desde el año 1995.
Sin embargo los estudios preliminares demostraron que el tratamiento no era suficiente para asegurar la duración del nivel terapéutico de la expresión de LPL para beneficiar a los pacientes.
Posteriormente un investigador realizando su estudios post doctorales (Dr. Colin Ross) se dedicó a estudiar los virus adenoasociados para su posible uso en esta enfermedad.
Es un virus no patogénico que tiene grandes virtudes para ser usadas en la terapia génica, que son las siguientes:
No estimulan la inflamación en la célula huésped;
Provocan la respuesta inmune todo o nada;
Pueden entrar en células que no estén en división;
Se integran en un único sitio del genoma de su célula huésped, en el cromosoma 19 en humanos
Tienen una expresión duradera en el huésped.
Los primeros intentos del uso de este virus con el gen normal en ratones con ausencia de la enzima no fueron eficientes porque no corregían las cantidades de triglicéridos en sangre.
Se hicieron una serie de modificaciones en el vector para tratar de mejorar la respuesta asì como en el gen que se insertaba en el vector.
Se investigó una variante del gen normal (S447X) que se sabe que la poseen un 10 a 25% de las personas y que son muy eficientes a la hora de limpiar la sangre de triglicéridos. A su vez, se desarrollaron modificaciones en el tropismo o afinidad del virus hacia el tejido muscular.
En enero del 2002 administraron a los ratones deficientes en el músculo con este preparado de vector y variante del gen (AAV1LPL S447X) y dos semanas después se lograron ver la reducción de los triglicéridos en sangre.
El plasma se volvió de casi blanco a transparente (normal) se redujo la concentración de triglicéridos en unas 25 veces.
Esto dio pié a que se buscaran replicar los resultados en grandes animales pero es difícil encontrar modelos animales más grandes debido a las quejas de protectoras que no permiten experimentación en ellos.
Pero fue en una conferencia mundial donde el Dr. Hayden conoció a un médico veterinario: el Dr. Boyd Jones, investigador de Palmerston North, Nueva Zelandia que trabajaba en anormalidades lipídicas en gatos.
Luego trabajando juntos vieron que la similitud entre los gatos y los pacientes con LPL era sorprendente.
Así que implementaron la terapia con el vector en gatos deficientes en LPL con la ayuda y fuerte apoyo del grupo de veterinarios investigadores y de las asociaciones de bienestar animal se administró una baja dosis de AAV1-LPL S447X a los gatos con la deficiencia.
Los resultados no fueron los esperados y era necesario aumentar la dosis 20 veces para lograr efectos, logrando la reducción de los triglicéridos plasmáticos en una semana de tratamiento pero usando un tratamiento inmunosupresor.
Esto fue necesario por la diferencias entre el gen LPL humano y el gen homólogo del gato. Si bien los resultados no fueron los ideales de todas formas fueron existosos y permitieron solicitar los primeros ensayos clínicos con el vector.
Estos primeros ensayos se hicieron en Holanda en pacientes con la deficiencia provocada por la mutación (LPL).
El primer paciente tratado mostró una reducción de lípidos plasmáticos luego de 12 semanas de tratamiento de (n = 4) copias genómicas del vector (gc) por kg de peso por medio de inyección via intramuscular.
No se observaron efectos adversos pero fue necesario usar inmunosupresores debido a que había reacciones adversas a las proteínas de cápside viral. Además aumentar la dosis era imposible porque el virus era producido en células embrionarias de riñón lo que generaba reacciones inmunes y producía muy poco cantidad para los ensayos clínicos.
Hasta que se usaron células de insectos basadas en modelos de baculovirus que permitieron producir el vector en altas cantidades. A este tratamiento se lo conoce ahora como Glybera (alipogene tiparvovec), reconocido para ser aplicados en altas dosis.
El segundo ensayo clínico con Glybera se hizo en Quebec en Canadá con (n = 4) copias genómicas (gc) por kg de peso a través de inyección via intramuscular.
Se eligieron pacientes con historia de pancreatitis. Se usaron a su vez inmunosupresores.
Se lograron efectos a las 12 semanas y no se han producido efectos adversos a lo largo de dos años de tratamiento. Se lograron reducciones de los lípidos en plasma del 40 hasta el 77% en forma sostenida. Luego de dos años se lograron efectos deseables en los pacientes.
En el 64% se ha visto que han podido incorporar alimentos antes prohibidos, reducción del dolor abdominal y la incidencia de las pancreatitis se redujeron en unas 5 veces.
Luego de muchas demoras finalmente en Noviembre de 2012 la Agencia de Medicinas Europea aprobó el uso y tratamiento de Glybera conviertiéndose en la primera terapia génica con aprobación regulada del mundo occidental
Esperemos que toda esta historia contribuya a abrir nuevas puertas a otras terapias génica que resulten beneficiosas para los pacientes con enfermedades hereditarias como esta.
Bibliografía
Kastelein, John J.P., Ross, Colin J.D. and. Hayden, Michael R. From Mutation Identification to Therapy:Discovery and Origins of the First Approved. Gene Therapy in the Western World. Human Gene Therapy 24:472–478 (May 2013)