Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Avanzadas terapéuticas: genes suicidas

Los avances conseguidos en los últimos años en los campos de la Biología y de la Genética moleculares han hecho posible que en los seres humanos hayan comenzado a realizarse los primeros intentos de terapia genética, es decir el reemplazamiento de genes defectuosos por otros adecuados a fin de corregir situaciones que se sabe ocurren en varios miles de enfermedades diferentes de causa genética, usualmente con carácter hereditario

Los avances conseguidos en los últimos años en los campos de la Biología y de la Genética moleculares han hecho posible que en los seres humanos hayan comenzado a realizarse los primeros intentos de terapia genética, es decir el reemplazamiento de genes defectuosos por otros adecuados a fin de corregir situaciones que se sabe ocurren en varios miles de enfermedades diferentes de causa genética, usualmente con carácter hereditario.
 
Pero hoy será objeto de nuestro comentario una cuestión diferente encauzada hacia la lucha contra enfermedades como el cáncer o el SIDA, no hereditarias. Se trata de una nueva estrategia muy prometedora que se viene investigando desde hace un par de años mediante la cual, en esencia, se trata de introducir en las células afectadas por la enfermedad un gen denominado gen suicida que codifique la producción de una proteína o enzima que, de una forma más o menos directa, ocasione finalmente la destrucción de las células patológicas sin que resulten afectadas las células sanas. Para lograr este objetivo son varios los aspectos que hay que resolver:
 
1º. Encontrar un modo biológico de reconocer las células enfermas entre las sanas.
2º. Hacerles llegar, selectivamente, un vehículo transportador del gen suicida.
3º. Expresar, hacer operativo, al gen para que produzca la enzima que codifica y suministrar un sustrato adecuado que al transformarse de lugar a un producto tóxico capaz de lograr la destrucción de la célula huésped.
 
Con un ejemplo particular, los experimentos hechos sobre ratas con tumores de adenocarcinomas, podemos examinar el tipo de abordaje utilizado. Comenzando con el primer apartado, se logró el objetivo introduciendo en los tumores clones celulares que son capaces de producir un tipo de virus, retrovirus recombinantes, que se integran únicamente en las células en división tales como las cancerosas, pero no lo hacen en las células normales. Con ello, se consigue el reconocimiento selectivo de las células patológicas respecto a las sanas. 
 
En cuanto al segundo aspecto, hasta ahora, uno de los genes más utilizados es el de la timidina quinasa del virus del herpes simple de tipo I, abreviadamente HSV1-TK, gen que se puede integrar bien en el genoma de los retrovirus que acabamos de comentar. Respecto a la función del gen, recordemos que los ácidos nucleicos ADN y ARN están constituidos por cadenas de nucleótidos engarzados sucesivamente como las perlas en un collar. En cada uno de los ácidos nucleicos participan 4 nucleótidos diferentes, de los que tres de ellos son básicamente iguales en los dos ácidos, difiriendo en el cuarto, que es la uridina para el ARN y la timidina para el ADN. La enzima timidina quinasa hace que la timidina se convierta en un derivado trifosforilado, con tres fosfatos, activo participante en la síntesis de la cadena de ADN. 
 
Ahora bien, aunque la especificidad de las enzimas es bastante elevada, no suele ser absoluta, por lo que, y con ello nos introducimos en el tercer objetivo, la enzima vírica HSV1-TK también puede fosforilar a algunas moléculas de estructura parecida a la de la timidina, entre ellas concretamente a los fármacos conocidos como Aciclovir (ACV) y Ganciclovir (GCV). Estos productos fosforilados engañan a la maquinaria de síntesis del ADN y al intentar insertarse en su cadena en formación -que tiene lugar en sintonía con la división celular característica de las células cancerosas- lo que ocurre es que se bloquea el proceso de elongación por lo que la célula muere. 
 
El ACV y el GCV por sí solos no son tóxicos para las células que no están en situación de división celular, por ejemplo las células normales, o que no expresen intensamente la enzima HSV1-TK, es decir que ACV y GCV no actúan en principio sobre células no malignizadas, o malignizadas pero no invadidas por el retrovirus. Estos experimentos se han realizado sobre ratas en 1992 y 1993, en hospitales de París, y al 5ª día del suministro de GCV los tumores iniciales habían desaparecido o sufrido una regresión casi completa sin que se afectasen negativamente los tejidos sanos.
 
También en el pasado año 1992 se efectuaron en el Instituto Nacional del Cáncer, en Bethesda, USA, diversos ensayos sobre tumores cerebrales experimentales de ratas. Tras el tratamiento con GCV durante 5 días, en 11 de 14 casos el tumor había sido eliminado pareciendo incluso que para que ocurriese la muerte celular no era necesario que todas y cada una de las células tumorales hubieran de ser infectadas por el retrovirus recombinante, ya que el GCV trifosforilado puede ser transportado desde unas células a otras, con lo que éstas últimas, si están en división, también son dañadas irreversiblemente por el producto del gen suicida sin necesidad de tenerlo insertado ya previamente.
 
Los resultados obtenidos han sido de tal brillantez que inmediatamente los organismos oportunos han autorizado a que se realicen ensayos clínicos humanos de fase I sobre más de 8 pacientes afectados de glioblastoma cerebral, un tumor maligno cerebral. Se espera que los primeros resultados puedan darse a conocer en breve tiempo, incluso dentro de este mismo año 1993.
 
Respecto a la otra posibilidad, la estrategia contra el SIDA, hasta ahora se ha restringido a experiencias sobre cultivos celulares de linfocitos T, que son las células susceptibles de ser infectadas por el virus VIH responsable del SIDA. Se ha logrado muy bien introducir en los linfocitos al gen HSV1-TK, junto con una secuencia genética reguladora procedente del propio virus VIH del SIDA, secuencia que para ser operativa precisa a su vez de la presencia de una proteína, la proteína Tat, perteneciente al virus VIH, es decir es necesaria la presencia del virus. Por ello, en ausencia del mismo, no sucede nada y el gen suicida HSV1-TK, aunque está presente, no se expresa. Cuando se produce la infección del virus VIH sobre el cultivo de linfocitos y con ello la aparición de proteínas Tat, tiene lugar rápidamente la diseminación vírica en el cultivo, con rápida producción de muchos más VIH y como la replicación de este virus es tóxica para la célula en que tiene lugar, al cabo de un cierto tiempo todas las células del cultivo han muerto.
 
 Sin embargo, en los cultivos de linfocitos T, que cuentan con el concurso del gen suicida HSV1-TK y de la secuencia reguladora, si se añade ACV, es decir el análogo de la timidina, cuando comienza la infección con VIH, se comprueba que el gen suicida actúa intensamente a través de la enzima HSV1-TK, únicamente en las células infectadas, produciendo su muerte, no afectando a las células sanas, y todo ello ocurre antes de que pueda tener lugar la replicación de los virus VIH infectantes, por lo que en términos prácticos lo que sucede es una protección efectiva contra la infección del virus VIH del SIDA para el resto de las células del cultivo.
 
Como los primeros datos existentes en humanos son prometedores respecto a la tolerancia e inocuidad de los genes suicidas, cabe esperar y desear que los desarrollos de estas técnicas den lugar a una nueva forma poderosa de terapia en un plazo breve y esperanzador.
 
 
Información adicional
 
*Los primeros genes suicidas ensayados fueron los que codifican a ciertas toxinas bacterianas como la difteria o la de Pseudomonas arginosum, pero su toxicidad era tan alta que su presencia imposibilitaba la obtención de cepas celulares que los contuvieran y que fuesen capaces de producir retrovirus recombinantes.
 
*Aciclovir, ACV, es un nucleósido acíclico (sin ribosa: o d-ribosa) que se viene utilizando por su acción antivírica contra los tipos 1 y 2 del herpes simple y del virus de varicela zóster. Se fosforila con la timidina quinasa específica del virus y el aciclovir trifosfato resultante inhibe la ADN polimerasa del virus, evitando la replicación del ADN, sin afectar los procesos celulares normales, debido a su baja toxicidad sobre las células de mamífero.
 
* Ganciclovir, GCV, es un nucleósido acíclico de la guanina y también se trata de un fármaco activo contra los virus del grupo herpes. El GCV solo se usa clínicamente en ciertas situaciones de infecciones por citomegalovirus en enfermos de SIDA. Se fosforila a la forma trifosfato en las células infectadas por los virus, ediante quinasas, y bloquea la incorporación del nucleótido d-GTP al ADN así como inhibe a la propia ADN polimerasa. Posee efecto mutagénico y cierta toxicidad.