Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Los dedos esperanzadores

En la permanente lucha del hombre contra las enfermedades hoy sabemos que en miles de ellas los genes ejercen un protagonismo importante. Por ello, los investigadores desearían identificar en cada caso cuáles son los genes responsables de una enfermedad o de la susceptibilidad a la misma para poderlos sustituir por genes adecuados, es decir, hacer una realidad el desiderátum de la Terapia Génica.

Los dedos esperanzadores
Ilustración :: ÁLEX

TERAPIA GÉNICA

Un buen inicio de la historia lo podríamos fijar en el año 1970, cuando los microbiólogos Arber y Hamilton descubrieron las enzimas de restricción, o nucleasas de restricción, un tipo numeroso de enzimas capaces de reconocer secuencias específicas en el ADN y producir en ellas un corte.  Cinco años después los avances habían posibilitado obtener un fragmento de ADN de un genoma y, usando un vector biológico portador (fago, virus), introducirlo en otro genoma diferente.  Se había iniciado la era de la Ingeniería genética.

El 14 de septiembre de 1990 tuvo lugar el primer uso de una terapia génica ex vivo sobre células extraídas y posteriormente reinsertadas en una paciente, Ashanti Desilva, una niña de cuatro años afectada de una deficiencia inmunológica grave, ocasionada por una alteración en el gen que codifica para la enzima adenosina deaminasa. Desde entonces se han desarrollado centenares de protocolos clínicos sobre varios miles de pacientes en una treintena de países. Aunque la técnica potencialmente es muy prometedora, por ahora, la eficacia de las transferencias génicas y su expresión en los pacientes ha sido baja. Sólo existen unas pocas curaciones reales documentadas fruto de terapias génicas debido a que son muy numerosas las dificultadas asociadas a los diferentes pasos potencialmente implicados en cualquier opción de terapia génica. Ello hace casi imposible el propósito de eliminar limpiamente un gen defectuoso y sustituirlo por otro que sea normal. La necesidad de usar vectores biológicos para la introducción del nuevo gen, la dificultad de que el nuevo gen se integre en el lugar correcto y la posibilidad de que el material genético del vector interfiera al integrarse en el ADN celular eliminando, por ejemplo, a un gen supresor de tumores e induciendo cáncer, son causa de importantes complicaciones.

¿Podrían ser una solución futura las proteínas conocidas como dedos de zinc y las recientes investigaciones al respecto  del equipo del Dr. Carlos F. Barbas III,  del Scripps Research Institute?

DEDOS DE ZINC

En otoño del año 1982, J. Miller, un científico recién graduado descubrió la existencia de los dedos de zinc en numerosas proteínas de organismos eucariotas. Su forma recuerda a la de un dedo y contienen iones de zinc unidos a ciertos aminoácidos. Un dedo de zinc (ZFP, de zinc finger protein) es un motivo o bucle que se repite varias veces en una proteína. Cada dedo posee una longitud de unos 30 aminoácidos de los que unos 12 forman la yema, en la que se encuentran los átomos de zinc. Lo interesante de estos dedos de zinc, de los que existen muchas variantes, es que poseen diversas funciones importantes: estabilizar la estructura de las proteínas y, sobre todo, interaccionar específicamente con ADN y ARN. Hasta un 3% de nuestro genoma se dedica a la codificación de estos dedos de zinc.

Casi inmediatamente se obtuvieron numerosas  ZFP de síntesis en el laboratorio por lo que se podía disponer de señales diferentes que se fijaban en lugares determinados sobre el ADN. El gran paso adelante tuvo lugar a mitad de los 90 y  fue la consecución de las ZFN (zinc finger nucleases) o nucleasas de dedos de zinc, que consistían en una fusión o constructo quimérico de una ZFP con una nucleasa de restricción. Con ello se conseguía disponer de un instrumento que gracias a su parte de ZFN era capaz de reconocer específicamente lugares o zonas cortas del ADN (por ejemplo, una zona en la que se encuentre una mutación indeseable) y, simultáneamente, debido a la nucleasa que portaba, conseguía cortar los extremos de esa zona, con lo que quedaba eliminada la porción defectuosa del ADN. Disponíamos por tanto de algo esencial para intentar cualquier terapia génica, de unas tijeras moleculares capaces de ser dirigidas a su objetivo y funcionar cortando la zona deseada de ADN.

Pero, ¿cómo llevar las ZFN al interior de las células? Nuevamente nos encontrábamos con el problema derivado del uso de  vectores de introducción, usualmente virales. Los científicos asumían que las ZFN no podían atravesar las membranas celulares por lo que, hasta ahora, su estrategia consistía en unir los genes de una ZFN concreta a un virus (lo menos dañino posible) para que una vez dentro de la célula esos genes originasen las correspondientes ZFN. Un problema adicional es la dificultad de controlar adecuadamente la cantidad y acción de las ZFN producidas.

El pasado domingo, en la revista Nature Methods, el grupo de investigación dirigido por el Dr. Carlos F. Barbas III, del Scripps Research Institute, publicaba un artículo que resolvía el problema, abría nuevas y grandes posibilidades y demostraba su eficacia, en el laboratorio, impidiendo la infección de células por VIH.

BARBAS

Carlos Barbas durante su niñez siempre soñó en ser astronauta, neurocirujano o científico. En 1985 se licenció brillantemente en Física y Química en el Eckerd College, Florida. Cuando se dirigía a una entrevista de trabajo la pérdida de un vuelo hizo que cambiase de entrevistador y, de este modo, el trabajo del nuevo entrevistador, un profesor de Química Orgánica, le fascinó y le hizo cambiar de la Astronáutica a la Química Orgánica. En este campo se doctoró e inició sus investigaciones sobre anticuerpos. Desde 1991 trabaja en el gran centro que es el Scripps Research Institute, California, habiendo logrado numerosos honores y reconocimientos, aparte de crear varias empresas biotecnológicas adquiridas posteriormente por grandes multinacionales farmacéuticas.

En el tema tratado hoy el Dr. Barbas ya había hecho contribuciones importantes que, en su día condujeron a la obtención de las ZFN quiméricas. Ahora ha demostrado que estas ZFN tienen el potencial de poder penetrar directamente en las células sin necesidad de vectores virales que las transporten.

De una forma brillante el descubrimiento lo han aplicado a controlar la infección por VIH, que infecta a las células T por el concurso de una proteína receptora superficial conocida como CCR5. En el año 2006 se comprobó que un paciente de SIDA berlinés dejó de presentar la enfermedad tras un trasplante de médula ósea a partir de un donante que casi no expresaba CCR5.

Por ello, la estrategia usada por el equipo de Barbas ha sido construir una ZFN específica para el gen de CCR5 en los linfocitos T y comprobar, en cultivos de laboratorio, que, a diferencia de las células normales, las tratadas con esa ZFN hicieron que se redujese drásticamente la expresión del CCR5 por lo que no fueron invadidas por el VIH.

En suma, se abren nuevas posibilidades que podrían hacer más factibles algunas futuras aplicaciones de la Terapia génica.

Más en:

http://www.scripps.edu/news/press/2012/20120701barbas.html