El Dr. Pandolfo recibió su doctorado en la Universidad de Milán (Italia) en 1980 y su post-doctorado en genética molecular de la Universidad de California, Irvine. De 1988 a 1993, trabajó en la División de Bioquímica y Genéticas del Sistema Nervioso en el Instituto Neurológico Nacional, en Milán (Italia).

De 1994 a 1996 ejerció como Profesor Adjunto de Neurología en la Universidad de Medicina Baylor, en Houston (Texas). Desde 1996, ejerce como Profesor Adjunto en la Universidad McGill, Sección de Neurología y Neurocirugía, en Montreal (Canadá). También ejerce como profesor de investigación en el departamento de Medicina. El Dr. Pandolfo, además, en colaboración con otros investigadores, descubrió el gen de la ataxia de Friedreich en 1996.

Voy a dar una apreciación global de los conocimientos obtenidos sobre la ataxia de Friedreich durante el último año. Antes, quiero mencionar el importante descubrimiento de un nuevo gen de una ataxia recesiva, ARSACS (Autosómica Recesiva Ataxia Espástica de Charlevoix Sanguenay). Este descubrimiento se debe al Dr. Andrea Richter, de Montreal. El Dr. Richter ha dedicado muchos años a trazar e identificar este gen. La ARSACS es una enfermedad muy rara encontrada en una parte nororiental de norteamérica (Charlevoix Sanguenay, región de Quebec). Es una ataxia recesiva espástica que pudiera ser posible encontrarla en alguna otra parte del mundo. Ha habido descripciones de casos que se le parecen clínicamente y el gen se sitúa en la misma región del cromosoma, por lo que asumimos que es el mismo gen hallado en algunos casos de Túnez. Es probable que esta enfermedad fuera encontrada con cierta frecuencia en otras familias de origen europeo y norteafricano. Se trata de un nuevo gen sin parecido con ninguno de función conocida. Sabemos que tiene una alta expresión en el cerebelo y que el cerebelo se va quedando atrofiado severamente.

Encontrar los genes responsables de las enfermedades genéticas es un poco como encontrar la caja negra después de una caída del avión. Hemos hallado la caja negra, lo cual es esencial para entender las causas del accidente, pero ahora necesitamos descifrarla para entender exactamente dónde estuvo el fallo y qué medidas podemos tomar para que el desastre no se repita. Cuando encontramos los genes hallamos la anormalidad primaria en una enfermedad genética. Sin embargo, aún debemos descifrar todos los pasos para entender las medidas que podemos tomar para detener e impedir que la enfermedad se desarrolle en personas jóvenes en riesgo: desde la mutación del gen hasta el desarrollo de la enfermedad.

¿Qué estamos haciendo para lograr entender los datos de la "caja negra" en la ataxia de Friedreich? En el pasado año ha habido progresos sustanciales, a todos los niveles, desde entender la mutación en el ADN que causa la enfermedad, lo cual nos lleva a tener algunas pistas sobre la función de la proteína codificada por ese gen. Estamos definiendo su función: estamos empezando a sacar alguna noción de los procesos celulares que funcionan mal. Y están proponiéndose algunos tratamientos para corregir este defecto. Hay muchos laboratorios trabajando activamente para crear un modelo animal para esta enfermedad. Y pienso que estamos cerca de conseguirlo.

La ataxia de Friedreich está causada por la expansión de una repetición de triplete GAA en el gen de la frataxina. Esta enfermedad probablemente sólo afecta a personas del continente europeo, África del norte, y Oriente Medio. La enfermedad está esencialmente ausente de Asia oriental, no ha sido encontrada en China, Japón, Sudeste de Asia, o África subsahariana, y no aparece tampoco en nativos americanos. Es lo que llamamos una enfermedad Indoeuropea. Y tenemos una idea del por qué: Encontramos repeticiones largas (con ellas hay más riesgo de expansiones) solamente en personas originarias esencialmente de Europa y del norte de África. Básicamente, por alguna razón, esta mutación se presentó en estas poblaciones posiblemente cuando empezaron a emigrar fuera de África. Esto no es solamente una curiosidad, también es importante al hacer el diagnóstico para gentes de orígenes diferentes.

A través de una colaboración entre nosotros, Houston (Texas), Universidad A y M, Instituto de Biociencias y Tecnología, y la Universidad Chapell Hill de Carolina del Norte, se ha descubierto que el triplete repetido que causa la Ataxia de Friedreich forma un enredo en la molécula de ADN. Se llama "ADN pegajoso" porque hace que dos moléculas de ADN se peguen entre ellas en la región que contiene las repeticiones GAA. Interpretamos esto significando que este enredo en el ADN es la causa del problema en los pacientes, porque impide al gen expresarse con propiedad. Para que un gen se exprese, se ha de hacer una copia de la molécula de ADN por un ácido diferente, ARN, entonces la copia de ARN del ADN se usa para dirigir la síntesis de la proteína codificada por el gen. Para copiar un segmento de ADN en el ARN, una molécula llamada ARN polymerasa se desliza a lo largo de la molécula de ADN y sintetiza una copia de él. Si la ARN polymerasa encuentra un enredo, probablemente se detenga y tarde un tiempo en atravesarla. Esto probablemente es lo que está causando la enfermedad.

Esto es importante para los biólogos moleculares y para los pacientes por varias razones: Primera, porque es un avance en la comprensión de la base molecular de la enfermedad. Segunda, con este descubrimiento llegamos a la idea de que el hecho de cambiar simplemente unas bases de la secuencia repetida puede desestabilizar completamente la estructura e impedir que el gen se exprese con normalidad. Ésta es una posibilidad para el futuro: intervenir en la enfermedad intentando introducir cambios en esta secuencia y desestabilizarla. A nivel humano, esto no va a lograrse aún en los próximos años. De momento es una dirección para la investigación acerca de un tratamiento para esta enfermedad. Es nuevo y muy interesante. Éste es un avance importante que ha tenido lugar durante el pasado año.

Hay nueva información sobre la función bioquímica de la proteína deficiente en pacientes de Ataxia de Friedreich: la frataxina. La frataxina es una proteína mitocondrial que se localiza en las estructuras existentes en cada célula de nuestro cuerpo y es necesaria para la producción de energía. La frataxina, por caminos aún no conocidos, controla el flujo de hierro dentro y fuera de la mitocondria. Si la frataxina es deficiente el paciente tiene demasiado hierro. Este hierro reacciona con oxígeno y puede originar moléculas tóxicas: los radicales libres. La mayoría de estos conocimientos vienen de los estudios realizados en la levadura, en la cual hay un gen de la frataxina similar al humano.

Varios estudios han corroborado en el pasado año que el mismo mecanismo de la levadura podría estar teniendo lugar en la enfermedad humana, pues se ha encontrado cargas de hierro mitocondrial en las células de pacientes con Ataxia de Friedreich y evidencias de daño por radicales libres. Además de este estudio, ha habido estudios que hacen pensar en una función bioquímica de la frataxina. Esto ha sido presentado en la Sociedad americana de Genéticas Humanas el pasado mes de octubre por un grupo de investigadores de la Clínica Mayo. Su ponencia ha sido que la frataxina es una proteína capaz de ligar hierro. Si se pone una solución de hierro en un tubo de ensayo, el hierro se precipitará: Se oxidará con el oxígeno del aire y forma un precipitado insoluble. Si hubiera fataxina presente en el mismo tubo de ensayo y añadimos hierro, el hierro mancharía la solución, pero no se precipitaría. Hay una evidencia preliminar de que la frataxina puede ligar al hierro e impedirle precipitarse. Por consiguiente, la frataxina tendrían la función de prevenir que el hierro en la mitocondria reaccionara con el oxígeno y formase los radicales libres tóxicos, puesto que lo ligararía y aislaría del ambiente circundante. Esta tesis fue presentada en una reunión internacional y aún está en proceso de trabajo. Aún no está finalizada.

Hemos recibido nuevos progresos con la información que nos llegó hace unos días de un grupo en Inglaterra que ha realizado un trabajo sobre la estructura de la frataxina. ¿Qué hay de ello? Una proteína es una molécula formada por muchos aminoácidos como el ADN está formado por cuatro posibles unidades, A, C, G, y T unidas una a otra en una larga cadena. Las proteínas están formadas por veinte posibles unidades diferentes llamadas aminoácidos. Estos, también están colocados en una cadena y el código para elaborar la proteína está contenido en el ADN. El gen de la Ataxia de Friedreich contiene el código para elaborar la proteína llamada frataxina. Sabemos la secuencia de aminoácidos de esta proteína porque, sabiendo el código, podemos deducir la secuencia de sus aminoácidos. Entonces, la cadena de la proteína no es simplemente una cadena larga, no está flotando libre en el ambiente, se pliega sobre sí misma de una manera precisa lo que le da una forma específica que determina su función. Debido a su forma puede interactuar con substancias químicas, puede promover ciertas reacciones químicas, o puede participar en la formación de estructuras en las células.

Se ha utilizado una técnica muy refinada para determinar cómo se pliega y qué forma tiene la molécula de frataxina. La frataxina es una proteína globular y tiene una superficie altamente conservada en todos los seres vivos. Una cierta porción de la superficie de la molécula es básicamente idéntica y esto nos indica que esta porción de la superficie puede interactuar con algo que no hemos identificado todavía, pero que es esencialmente lo mismo en todos los organismos. También se ha hallado que algunas de las mutaciones de punto, que raramente llegan a causar la enfermedad, desestabilizan la fabricación de la estructura de la proteína, ésta se despliega y se ve impedida de adoptar la estructura apropiada. Éste es un hallazgo importante que aún no estamos listos para poder interpretar, pero proporcionará importantes herramientas para trabajar sobre la función de esta proteína.

Se ha realizado también esfuerzos para desarrollar un modelo de ratón para la Ataxia de Friedreich que nos ayude a estudiar la patología y patogénesis de la enfermedad (cómo se desarrolla y qué tipo de daño causa). Se podría hacer autopsias a los animales en las diferentes fases del desarrollo para ver lo que está ocurriendo en su cuerpo y cómo se desarrolla y progresa la enfermedad. Podríamos fijarnos en tejidos específicos difíciles de observar en pacientes, como el corazón y el sistema nervioso. Se podría generar ratones (su gestación es de aproximadamente tres semanas) para que la investigación avanzara más rápida. Podríamos cruzar ratones que tengan una variación específica en otros genes, como los que afectan al metabolismo férrico y a los radicales, libres para observar qué genes interactúan con el gen de la frataxina. También podríamos probar tratamientos y medicamentos en los ratones, intentar el reemplazo del gen, acercarnos a la terapia génica, intentar desestabilizar la repetición, etc. Es muy importante tener un modelo de ratón.

No hay un modelo de ratón natural para la Ataxia de Friedreich. El primer intento por hacer un modelo de ratón para la Ataxia de Friedreich demostró que una ausencia completa de frataxina resulta letal. Por consiguiente, si hubiera una mutación espontánea en el ratón que condujese a la ausencia total de frataxina, los ratones no se desarrollarían. La expansión GAA específica que encontramos en humanos podría no desarrollarse en el ratón, porque la secuencia necesaria de arranque no está en el ratón. Tenemos que hacer un ratón a medida, no podemos encontrar uno. Hay varios problemas intentando desarrollar este modelo. Tenemos que reproducir el defecto tanto como sea posible para que sea comparable al hallado en los pacientes. Tenemos que crear una deficiencia, pero no una carencia completa de frataxina y lograr reproducir que esa deficiencia sea distribuida en los tejidos. Necesitamos conseguir ratones que enfermen dentro de un tiempo razonable, y que reproduzcan todos las características principales de la enfermedad en humanos, incluyendo las implicaciones del sistema nervioso, la cardiopatía, y el riesgo de desarrollar la diabetes.

¿Qué vía de investigación podemos seguir? Una se llama el "knock out", desarrollada por el Dr. Michel Koenig: es una forma de romper totalmente el gen. Se ha hecho, y conduce a la muerte. Los ratones no se desarrollan. Aun así, es un modelo importante para tener en el laboratorio, estos ratones pueden usarse aún para varios experimentos. Por ejemplo, podemos intentar dar medicamentos a las madres preñadas o ensayar tratamientos para ver si ayudan en el desarrollo de los embriones carentes de frataxina. Esta vía de investigación fue subvencionada por la National Ataxia Foundation. Este tipo de trabajo también lo estamos siguiendo en mi laboratorio. Estamos intentando tratar a las madres con antioxidantes o dietas deficientes en hierro para ver qué pasa y si el desarrollo de los embriones cambia de algún modo. También estamos haciendo otra cosa: cruzando los ratones con otros ratones deficientes en genes relacionados con la muerte celular para ver si esto cambia en algo la letalidad del modelo.

En los ratones heterozigotos, se rompe una copia del gen, y la otra es normal como en los portadores de la Ataxia de Friedreich: Tienen un 50 % de proteína pudiéndose manipular hasta lograr conseguir el déficit sustancial para enfermar. Empezamos con una deficiencia del 50 % en lugar del 100 %. Esto puede ser útil para crear un modelo de deficiencia.

Hemos podido insertar la expansión de GAA en el gen del ratón en la misma posición que se encuentra en el gen humano. Este trabajo se ha hecho a través de una estrecha colaboración con el Dr. Jerry Kaplan, en la Universidad de Utah, y mediante un esfuerzo conjunto entre su laboratorio y el mío. Sabemos que la repetición es estable en el ratón. Hemos podido insertar una pequeña repetición en el gen, lo cual es importante porque hemos obtenido ratones viables que son homozigotos con dos repeticiones: han nacido y están empezando a crecer, pero es muy pronto para decir si desarrollaran la enfermedad o no. Hemos cruzado este ratón para observar si en los ratones que tienen una repetición GAA en un cromosoma el gen se altera en los demás cromosomas. Estamos haciendo estudios patológicos para ver si hay posibles problemas de desarrollo en estos animales que nos sugirieran que lo mismo puede ocurrir en la Ataxia de Friedreich.

Sospechamos que parte del problema en la Ataxia de Friedreich tiene lugar muy pronto, posiblemente durante el desarrollo, en particular la pérdida de las fibras sensoriales en los nervios. Estamos haciendo este tipo de estudio en los ratones como una caracterización inicial porque nos diría que estamos en el camino correcto para desarrollar el modelo de ratón. También estamos haciendo estudios sobre la deficiencia de frataxina y sus efectos en la diferenciación celular de las células que se van a convertir en neuronas. Tenemos la evidencia que células deficientes en frataxina podría morir mientras intentan diferenciarse para convertirse en neuronas. Ésta puede ser la base para la pérdida de neuronas sensoriales en pacientes con Ataxia de Friedreich lo que causaría neuropatía sensorial.

Ahora, todos queremos oír hablar sobre posibilidades de tratamiento. Los adelantos están basados en el hecho de que asumimos que el problema es debido a la producción de radicales libres debido al hierro excesivo en la mitocondria. Hay varios medicamentos que pueden, en teoría, utilizarse para este propósito. Se puede usar fármacos para quitar hierro del sistema, en los experimentos en la levadura se sugiere que esto podría funcionar. Otro resultado obtenido también importante es que cuando las célula deficitarias en frataxina crecen en ausencia de hierro se desarrollan bien. Si añadimos hierro, entonces, empiezan a tener anormalidades. Esto sugiere que los problemas en la Ataxia de Friedreich pudieran ser dependientes de la presencia de hierro, pero los humanos no son ninguna levadura y no sabemos si es posible eliminar el hierro del cuerpo humano sin destruirlo o producir otros problemas. Podemos sacar bastante hierro del sistema para prevenir los problemas debidos a la deficiencia de frataxina. En la universidad de Utha se ha realizado un ensayo utilizando quelantes férricos en varios pacientes de Ataxia de Friedreich. A los pacientes se les da una dosis alta de medicación para inducir la anemia. Han sido evaluados durante un año, principalmente para problemas cardíacos. Estamos ansiosos por saber los resultados de éste estudio. Todavía está en evaluación, sabremos algo en los próximos meses.

Otros medicamentos que pueden usarse son los antioxidantes. Hay un grupo francés que ha propuesto usar una substancia que se parece a la coenzima Q (idebenona). La coenzima Q normalmente se encuentra y está activa en la mitocondria, e interviene en el proceso respiratorio. Esta substancia puede activar la función mitocondrial y además es antioxidante. Se ha demostrado en tubo de ensayo su efecto protector contra el daño causado por el hierro en extractos de tejidos. Se ha dado a los pacientes, y los datos preliminares sugieren su eficacia, particularmente para controlar los problemas cardíacos que derivan de la Ataxia de Friedreich. Aún no podemos afirmar que sirva de ayuda en otros síntomas de la ataxia. Por ello, estamos intentando preparar estudios que nos permitan responder a esa pregunta. En varios centros se está realizando ensayos piloto con coenzima Q, o con idebenona, incluido en Montreal. Éstos son estudios piloto muy preliminares para evaluar si la medicación presenta problemas de toxicidad en pacientes con Ataxia de Friedreich y para ver si podemos conseguir algún indicio previo sobre su eficacia.

El próximo año habrá resultados que clarificarán más nuestras ideas acerca de si estos medicamentos resultan efectivos en el tratamiento de la enfermedad. Con esperanza, seguiremos y agregaremos más medicinas al tratamiento para ver si podemos mejorar la situación. Están ocurriendo muchas cosas interesantes y pronto tendremos modelos animales y resultados de los ensayos clínicos. Podremos decir que hemos entrado en una nueva fase en el estudio que nos crea esperanzas de que vamos por buen camino en el conocimiento de la enfermedad.