Estado de la terapia génica y sus perspectivas en ataxia. Prof. Javier Diaz-Nido, Universidad Autónoma de Madrid *. Boletín nº 28 de Euro-Ataxia (enero, 2006).

La terapia génica ha sido definida como la transferencia de material genético (usualmente un fragmento de ADN) al interior de las células de un paciente con el objetivo de curar la enfermedad, o, al menos, enlentencer la progresión la misma mejorando el estad clínico del paciente. Para enfermedades hereditarias recesivas, que son las causadas por una mutación en un gen particular que lo convierte en no funcional, la terapia génica consiste en la introducción de una versión sana de gen defectuoso, o perdido, dentro de las células afectadas. Para enfermedades hereditarias dominantes, en las cuales el gen mutado usualmente convierte en "tóxicas" proteínas, las cuales envenenan la célula, la terapia génica pretende disminuir la expresión de los genes mutantes a través de la introducción de genes "interferentes". Estas enfermedades hereditarias, relativamente raras, tanto recesivas como dominantes son denominadas "monogénicas", puesto que la mutación en un gen es suficiente para causar la patología.

Muchas enfermedades neurológicas y neuromusculares hereditarias, incluyendo las ataxias, pertenece a este grupo de enfermedades "monogénicas".

Por consiguiente, la introducción o la precipitación de un gen debe tener un efecto terapéutico. Sin embargo, otras enfermedades neurológicas, con una incidencia más alta, son "multigénicas" y "multifactoriales", pues resultan probablemente de una combinación de rasgos genéticos y de factores ambientales. En estos casos, la terapia génica puede también ser útil con la transferencia de genes capaces de modificar pasos cruciales en el proceso patógeno o de compensar las funciones alteradas en las células afectadas. Esto requiere, obviamente, una comprensión profunda de la enfermedad, así como un conocimiento amplio del genoma humano a nivel funcional. En todos los casos, la terapia génica confía en la distribución del material genético "terapéutico" a todas las células afectadas de un paciente. La idea básica subyacente en terapia génica es engañosamente simple, pues la tecnología existente detrás de ella es verdaderamente difícil. Todavía no se ha solucionado completamente el complejo desafío de conseguir situar esos genes terapéuticos en las localizaciones adecuadas, y después, que su expresión se mantenga en un nivel apropiado durante un suficiente periodo de tiempo, cerciorándose de que no activen funciones perjudiciales. Los obstáculos en este acercamiento han sido ciertamente mayores de lo esperado. La investigación en terapia génica comenzó a prosperar a finales de los años 80 y principios de los 90, generando grandes esperanzas, e incluso mayores expectativas. Quizás, la excesiva valoración de algunos resultados preliminares condujo a la opinión equivocada de que la terapia génica era un campo más maduro y exitoso de cuanto realmente era. Entonces, los reveses en algunos ensayos clínicos tempranos condujeron al escepticismo. Ahora puede haber una amplia opinión pública al respecto de que la terapia génica está fallando en satisfacer sus promesas, y que, en general, ha fracasado, o es aún peligrosa en comparación con otros acercamientos terapéuticos experimentales. En mi opinión, esta visión pesimista no está justificada, y hay una tecnología biomédica altamente prometedora en el desarrollo del la terapia génica.

De hecho, otras tecnologías médicas también han atravesado periodos difíciles, y la terapia génica no es diferente en este sentido. El desarrollo de anticuerpos monoclonales como agentes terapéuticos es un caso similar, el cual también estuvo acompañado tanto de ciclos de entusiasmo como de negativismo. Así, las expectativas iniciales dieron paso a una profunda frustración cuando los primeros ensayos clínicos no fueron exitosos. Sin embargo, aquellos estudios iniciales ayudaron a identificar problemas que fueron solventados eventualmente, permitiendo el actual éxito clínico (y también comercial). Otro ejemplo lo pueden proporcionar las actuales expectativas puestas en las células madres y en la medicina regenerativa, que quizás también sea pronto seguida por una onda de escepticismo de no aparecer aplicaciones clínicas con rapidez. No hay milagros en biomedicina y deberíamos ser conscientes de que se requiere bastante tiempo para desarrollar cualquier tipo de nueva terapia.

Para la terapia génica, han de ser cuidadosamente considerados tres importantes aspectos: la elección del gen terapéutico, lo cual depende del conocimiento básico sobre cada enfermedad; las características de las células "diana" que son afectadas; y la elección del "vector", que es el vehículo transportador del gen terapéutico. El desarrollo del vector es indudablemente uno de los puntos más críticos en lo que concierne a la mejora de la terapia génica. La disponibilidad de sistemas de liberación, sin que causen serios efectos adversos tóxicos, es crucial para el éxito de la terapia génica.

Estos procedimientos de transferencia génica pueden clasificarse en dos categorías: vehículos de liberación viral y no viral. La liberación viral consiste en introducir agentes terapéuticos en virus ampliamente modificados para eliminar su contenido dañino. La liberación no viral se realiza adjuntando genes terapéuticos a lípidos o polímeros. Hoy en día, los vectores basados en muchos sistemas virales diferentes constituyen la mejor elección para la liberación eficiente de genes a la mayoría de las células diana. Esto no es sorprendente, cómo los virus han aprendido a introducir genes en el interior celular desde hace millones de años. Los vectores virales también ofrecen la ventaja de ser fácilmente ingeniados para asegurar dianas específicas en tipos celulares seleccionados. La alta eficiencia y selectividad de vectores virales es particularmente importante cuando consideramos la transferencia génica al sistema nervioso, que está constituido por muchos tipos celulares distintos, y relativamente aislado por la barrera hematoencefálica. Sin embargo, la tarea de desmantelar virus para que carezcan de cualquier efecto adverso es también bastante desafiante. Es probable que en el futuro las terapias génicas también utilicen innovaciones para mejorar la eficiencia de vectores no virales, posiblemente construyéndolos sobre un detallado conocimiento de los vectores virales. El continuo desarrollo de "nanotransportadores" sintéticos similares a virus puede ser particularmente prometedor en este aspecto. Como mencionamos antes, la terapia génica usualmente requiere la expresión a largo plazo del gen terapéutico. Para mantener una expresión génica sostenida, el vector debe permanecer dentro del núcleo celular largo periodo de tiempo. Existen dos aproximaciones para conseguir esto. Una implica la integración del vector dentro del ADN hospedador. La otra recurre al uso de vectores que se comportan como "epitomas" estables (trozos similares a minicromosomas de ADN mantenidos dentro del núcleo celular diana como elementos independientes, no integrados, dentro del ADN hospedador). Algunos tipos de virus (incluyendo los denominados retrovirus, lentivirus y virus adeno-asociados) son particularmente eficientes en insertar su genoma en el ADN hospedador, y, por lo tanto, son propicios para el desarrollo de vectores "integradores", que ahora están siendo muy usados para transferir genes a una variedad de tejidos y órganos, incluyendo el cerebro en animales experimentales. Sin embargo, estos vectores tienen dos limitaciones notorias. De una parte, son capaces de empaquetar solamente una pequeña cantidad de ADN, lo que es una seria restricción para la elección del gen terapéutico. Por otra parte, existe el peligro de que el vector se en inserte en una localización equivocada en el ADN hospedador con consecuencias potencialmente catastróficas.

Precisamente, el más excepcional éxito en terapia génica humana, hasta la fecha, ha sido ensombrecido por la aparición de cáncer debido a este tipo de "mutagénesis insercional". Los niños afectados de una rara y fatal enfermedad genética, que les deja sin una respuesta inmune, fueron curados en un ensayo clínico de terapia génica usando un vector "integrador" (en este caso un vector retroviral). Sin embargo, algunos de estos niños desarrollaron posteriormente leucemia (un cáncer debido a la sobre proliferación de ciertas células sanguíneas) como resultado de la terapia génica (probablemente por la combinación de la mutagénesis insercional causada por el vector retroviral en sinergia con el efecto proliferativo del gen terapéutico utilizado en este ensayo).

En contraste, los vectores mantenidos como "episomas" dentro del núcleo celular no alteran el ADN hospedador, y de este modo evitan las complicaciones de la mutagénesis insercional. Estos vectores episomales pueden también conducir a la expresión persistente del gen terapéutico, especialmente en células que no se dividen como neuronas y células musculares. Los vectores herpes-virales son particularmente interesantes en este aspecto, debido a que tienen la capacidad de acomodar una gran cantidad de ADN terapéutico (hasta 150 kb).

De este modo, estos vectores virales de alta capacidad se ajustan muy bien a transferir combinaciones de varios genes terapéuticos al interior de las células diana. Igualmente, estos vectores también tienen una ambiente suficiente para todo el loci genómico (los genes "reales", tal y como están en los cromosomas humanos), mientras que el resto de los vectores deben llevar copias de ADN (que son versiones artificialmente condensadas de genes, perdiendo todos los elementos responsables de la regulación de sus expresiones). La transferencia de todo el loci genómico (el gen "real", y no la versión "condensada") puede facilitar una regulación próxima a la fisiológica de la expresión de genes terapéuticos. Además, uno tipo de estos vectores (aquellos derivados de un tipo de virus particular conocidos como herpes simple 1) mostrando una marcada preferencia por las dianas neuronales, siendo capaces de transportar a lo largo de conexiones interneuronales. En particular, neuronas dentro de la raíz del ganglio dorsal, médula espinal, tallo cerebral, y núcleos cerebrales profundos, así como células de Purkinje en la corteza cerebelar, las cuales están normalmente afectadas en las ataxias hereditarias, son especialmente susceptibles a la transducción de genes por estos vectores herpe-virales. Por tanto, estos vectores herpe-virales pueden ser vehículos muy convenientes para la terapia génica de ataxias espinocerebelares.

Las actuales mejoras en tecnologías de vectores y su aplicación extensiva en células cultivadas y animales experimentales, incluyendo algunos modelos de enfermedades neurológicas, sugieren que la terapia génica comenzará a ser viable en la práctica clínica en neurología. Sin embargo, debemos mantener en mente que hay un enorme hueco entre el primer resultado mostrando la factibilidad de un protocolo de terapia génica en un modelo animal experimental (el denominado "principio de prueba") y su eventual implementación clínica. En primer lugar, los modelos animales de enfermedades neurológicas, usualmente ratones transgénicos, difieren de la correspondiente enfermedad humana en muchos aspectos que pueden ser terapéuticamente importantes. En el futuro, estos modelos animales tienen que ser sustancialmente mejorados para que se aproximen más a la enfermedad humana. Adicionalmente, se requiere también mucha investigación para dirigir aspectos como la dosificación del vector, la ruta de liberación (lo que es difícil de extrapolar de estudios con pequeños animales), la seguridad del procedimiento, y la monitorización de los posibles efectos adversos en humanos durante largos periodos. La continua exposición a transgenes de larga vida incrementa la posibilidad de sutiles propiedades tóxicas que se pongan de manifiesto a largo plazo. Debe ser puesto también especial énfasis en la respuesta del sistema inmune a la terapia génica, puesto que la exposición previa a virus similares al vector puede influir la reacción al agente transferente.

En cualquier caso, podemos anticipar que la terapia génica no será ninguna "píldora milagrosa", sino otro protocolo terapéutico aceptado. Probablemente la terapia génica solamente será exitosa si se integra dentro de una amplia aproximación al manejo de la enfermedad. Así, la terapia génica podría ser combinada (y de este modo potenciada), con tratamientos farmacológicos convencionales, así como de estrategias de reemplazo celular, fisioterapia y rehabilitación. Lejos de cualquier expectativa, la investigación en terapia génica es una prometedora avenida para la innovación terapéutica.

* La dirección completa del autor es:
Departamento de Biología Molecular.
Universidad Autónoma de Madrid.
28049 Madrid, España.