A terapia génica desde a esperanza á realidade

2001/11/01 Orive Arroyo, Gorka - Farmazian doktorea. Biofarmazia, Farmakozinetika eta Farmazia-teknologiako irakasle kolaboratzaileaFarmazia Fakultatea UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz | Igartua Olaetxea, Manoli | Hernández Martín, Rosa | Rodríguez Gascón, Alicia | Pedraz Muñoz, José Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Medikuntza

A terapia génica pretende resolver o erro de forma radical, xa que utiliza secuencias ADN paira transformar células enfermas e conseguir un efecto terapéutico. Desta forma conséguese sintetizar a molécula que as células defectuosas fabricaban.

O cambio xenético pode realizarse de dúas formas. Ex vivo é una terapia que consiste en extraer células ao paciente, modificalas xeneticamente no laboratorio e aplicalas de novo ao paciente. No modo in vivo as células transfórmanse sen ser extraídas. A figura 1 mostra as principais diferenzas entre as dúas terapias. Recentemente desenvolveuse una terceira forma na que as células universais (que non son do paciente) son modificadas xeneticamente e aplicadas ao paciente. Neste caso, as células insérense só ou en cápsulas.

Introdución á terapia génica

A primeira sesión clínica de terapia génica realizouna o grupo de Rosenberg en 1990. Os pacientes con cancro cutáneo moi desenvolvido foron tratados con linfocitos xeneticamente modificados. Desde entón puxéronse en marcha máis de 500 sesións clínicas de terapia génica en todo o mundo. Nun principio tratábase de resolver as alteracións producidas por un único xene, substituíndo o xene defectuoso por copias sen defectos. Por exemplo, fibrosis quística, distrofia muscular de Duchenne ou hipercolesterolemia familiar. Posteriormente, as células foron modificadas xeneticamente e tratadas enfermidades complexas de orixe xenética descoñecido. Paira iso utilizáronse estratexias citotóxicas (causantes da morte celular) e citostáticas (que impiden a proliferación celular) como o cancro ou algúns tipos de cardiopatías.

A terapia génica utiliza secuencias ADN paira transformar células enfermas e conseguir un efecto terapéutico.

http://www.ornl.gov.hgmig

En resumo, ao longo destes 10 anos as aplicacións da terapia génica creceron de forma constante, á vez que se fixo un gran esforzo na procura de novas vías de aplicación. O obxectivo é que estas vías sexan máis eficientes e menos tóxicas.

Requisitos esenciais da terapia génica

Que hai que ter en conta á hora de definir a terapia génica? En primeiro lugar, tres cousas: con que células ou tecidos vaise a traballar, que estratexia vaise a utilizar (ex vivo, in vivo ou células universais) e, por suposto, que produto (insulina, leptina, factores de coagulación...) quere que as células as produzan. A secuencia ADN. Una vez definida e adquirida a secuencia ADN se garda nun ‘casete’. O ‘casete’ é una secuencia sintética na que se atopan os elementos que regulan a representación do ADN.

A continuación detállase como se transportará a secuencia ADN até as células defectuosas do enfermo. Xeralmente utilízanse vectores. Os vectores son transportadores de xenes cuxa misión é a transferencia do xene terapéutico á célula defectuosa e asegurar a correcta expresión do xene. Existen moitos vectores, pero se clasifican en virales e non virales (ver figura 2).

Normalmente os vectores non virales manteñen o ‘casete’ dentro ou en superficie. As máis comúns son as formadas por lípidos catiónicos (lipoplexos) e polímeros catiónicos (poliplexos). A maior parte delas producen una baixa resposta immulógica que impide a inflamación do paciente. Con todo, os vectores non virales teñen pouca efectividade na transferencia do xene e, ademais, só o expresan a curto prazo.

Os vectores virales, pola súa banda, baséanse na capacidade dos virus de chegar ás células e expresar os xenes de forma significativa. Os avances científicos han conseguido mellorar substancialmente a expresión e seguridade dos vectores virales, pero a toxicidade segue sendo o principal obstáculo a superar por estes vectores.

Por último, débese definir como se inserirá o vector nos órganos ou tecidos do paciente, é dicir, se se realizará mediante xiringa, catéter, ... ou doutra maneira.

Situación actual

Figura . Principais diferenzas entre terapias génicas in vivo e ex vivo.

G. Orive Arroio

Actualmente a terapia génica aplícase en moitas enfermidades. Realizáronse sesións clínicas en diferentes laboratorios e probouse a eficacia e toxicidade da terapia génica en humanos. Á vista dos avances da última década pódese afirmar que a terapia génica ten un gran futuro, a condición de que se respecten as enfermidades e os pacientes. A Fundación Marcelino Botin organizou un seminario sobre o presente e futuro da terapia génica na Universidade Internacional Menéndez Pelayo, no que se mostraron algúns exemplos dos avances mencionados. Diabetes, hemofilia, enfermidades cutáneas, cancro, alteracións das células sanguíneas, etc. presentáronse estratexias de tratamento mediante terapia génica.

Os investigadores reunidos en Santander determinaron as condicións paira poder aplicar a tecnoloxía de terapia génica. En primeiro lugar, a transferencia adecuada da secuencia ADN ás células enfermas é imprescindible, así como a indicación do produto a longo prazo. Ao mesmo tempo, débese reducir ao máximo a toxicidade destes sistemas paira evitar efectos secundarios adversos. Se se quere traballar con células que se van a implantar en animais ou persoas, é necesario atopar bos sistemas de cultivo no laboratorio e procedementos de transplante adecuados e seguros.

A transferencia adecuada da secuencia ADN ás células enfermas é imprescindible.

Nature

Grupos do proxecto de Bioloxía Molecular, Celular e Terapia Génica de Ciemat, Jose L. Baixo a dirección de Jorcano, utiliza a terapia génica paira rexenerar a epidermis e presenta os seus resultados en Santander. Preténdese conseguir una pel artificial útil paira pacientes con queimaduras, psoriasis ou úlceras crónicas. Paira iso contouse coa estratexia in vivo e crearon una pel que traballa como bioreactor a través da liberación de sustancias beneficiosas.

A hemofilia tamén esperta gran interese entre os investigadores. Gonzalo Hortelano, profesor da Universidade Canadense de McMaster, utiliza a terapia génica paira combater a hemofilia. Os pacientes con hemofilia flúen poucos IX factores sanguíneos. O profesor Hortelano modificou xeneticamente algunhas células para que flúan este factor e introduciunas en microcápsulas. Polo momento só os probou con ratos de laboratorio, pero espera iniciar sesións clínicas a medio prazo. Katherine A. O grupo de High utiliza vectores virales paira o tratamento da hemofilia. Recentemente iniciáronse sesións clínicas paira analizar a eficacia e toxicidade desta estratexia nos seres humanos. Segundo o Dr. High, os bos resultados preliminares permiten que os primeiros produtos de terapia génica estean preparados en 2004.

Sen dúbida, o cancro é a enfermidade que máis sesións de terapia génica impulsou. No ano 2000 aprobáronse en Estados Unidos máis de 300 protocolos. Pero é tan grande como o interese que esperta a complexidade do cancro. No proceso de creación do tumor interveñen moitos xenes e hai que ter en conta moitos factores.

En xeral, os resultados da terapia génica son positivos, pero non tan espectaculares como se pensaba ao principio. Por tanto, procede analizar as dúas caras da moeda (ver figura 3). O maior éxito obtívoo o Instituto Pasteur o ano pasado, cando curou ‘nenos de burbullas’ mediante un programa ex vivo. Foi a primeira vez que se curaba totalmente una patoloxía mediante terapia génica. Desgraciadamente, na cruz da moeda atópase a morte do mozo Jesse. Faleceu en 1999 nun intento clínico de proba de adenobirus.

Obstáculos e futuro

A maioría dos investigadores consideran que as principais dificultades da terapia génica son tecnolóxicas.

Antes de chegar aos hospitais, a terapia génica debe superar una serie de obstáculos. A maioría dos investigadores consideran que as maiores dificultades son as tecnolóxicas. Neste sentido, é evidente a necesidade de optimizar o tres compoñentes básicos da terapia génica: Secuencia de ADN, vectores e vía de administración. Os genetistas descubriron as bases xenéticas de enfermidades causadas por un único xene ou por un grupo de xenes. Os vectores, tanto virales como non virales, son cada vez máis eficientes e mostran seguridade a longo prazo. É posible que nestes anos produciuse un menor desenvolvemento da vía de tratamento debido á gran cantidade de factores tecnolóxicos e biofarmacéuticos a ter en conta paira lograr una correcta obtención.

A transformación dos principios activos en doses seguras e efectivas foi sempre uno dos obxectivos fundamentais da investigación farmacéutica. Parece, por tanto, razoable pensar que aumentarán os esforzos que as institucións públicas e as empresas privadas realizan neste campo. De feito, a expectativa de uso da terapia génica depende en gran medida da correcta administración das doses. Paira iso será necesario que investigadores de diferentes áreas coordinen os seus esforzos.

Como se viu, a terapia génica ten máis requirimentos que outras terapias, e as responsabilidades éticas tamén son maiores. A seguridade dos pacientes que participan nas sesións clínicas non pode verse en ningún caso comprometida polos patrocinadores ou polas expectativas creadas. Os investigadores deben deixar claro que a terapia génica está en desenvolvemento e que non curará moitas enfermidades antes da próxima década. Ademais, é fundamental que os pacientes, as súas familias e as organizacións reguladoras coñezan con precisión os beneficios e riscos potenciais da terapia génica experimental.

Con todo, este enfoque realista non debe debilitar a ilusión pola terapia génica. A terapia génica e outras alternativas prometedoras como as células nai atópanse nunha fase inicial. Ao contrario do que se fixo coa terapia con medicamentos, os avances están a realizarse respectando o punto de vista científico e non probando os medicamentos cos pacientes e vendo o seu efecto. É sen dúbida a mellor garantía dun futuro próspero.

Figura . Cara e cruz da terapia génica.

G. Orive Arroio

Opinións punteiras

Por que optaron por investigar en terapia génica?

J.L.J. : Por unha banda, porque se trata dunha área de investigación prometedora e por tanto, de investigación. Doutra banda, ao ser un laboratorio que realizamos a investigación básica da pel, resultábanos fácil realizar a parte terapéutica da investigación e decidimos tentalo.

José L. Jorcano, director do proxecto de Bioloxía Molecular, Celular e Terapia Génica de Ciemat.

S.W. : Porque a terapia génica é un tema científico apaixonante que acaba de nacer e estamos en etapas preliminares. As bases científicas e clínicas da terapia génica son fecundantes e a utilización do noso material xenético paira tratar enfermidades fai una estratexia moi poderosa. Por estas razóns estamos a desenvolver a tecnoloxía de liberación de xenes en células e tecidos adecuados.

G.H. : Terapia génica XXI. Creo que vai desempeñar un papel importante no medicamento do século XX. Nestes momentos é un tema científico incipiente e paréceme moi atractivo participar no desenvolvemento deste campo de investigación na medida do posible.

Que ofrece a terapia génica sen outros tratamentos?

J.L.J. : A terapia génica ofrece una alternativa ás enfermidades. Aborda a enfermidade desde un punto de vista científico e non como se fixo cos medicamentos ortodoxos, probando e observando os resultados. A terapia génica baséase nun coñecemento científico máis profundo, no coñecemento dos xenes relacionados coas enfermidades e pretende utilizalos paira curalos. Pero foi máis complicado do que inicialmente se pensaba.

S.W. : A terapia génica ten una vantaxe importante que a diferenza doutras terapias. Outros métodos terapéuticos, como a cirurxía, radiacións, medicamentos, etc. están deseñados paira extirpar una enfermidade ou una función corporal. A terapia génica, en cambio, fornece o corpo, dálle una sustancia que non tiña. No caso dunha enfermidade xenética, a aplicación dun xene sen defectos permite curar a enfermidade. Este tipo de tratamentos tamén poden aplicarse a outras patoloxías como o cancro ou a sida.

G.H. : É certo que a farmacoloxía tradicional leva décadas preparando fármacos eficaces paira modificar determinadas funcións fisiológicas. Pero a terapia génica ofrece a posibilidade de administrar medicamentos de forma continua e constante. Os medicamentos tradicionais non poden proporcionar esta estabilidade crítica en moitos procesos fisiológicos. Ademais, nalgúns casos só é teraupeutico cando o produto está dentro das células, non en sangue. Entón, os medicamentos non sempre son efectivos. Por outra banda, o uso de material xenético abre as portas a novas alternativas, como a posibilidade de xerar novas respostas inmunológicas no corpo. Por último, e especialmente no caso das enfermidades crónicas, a terapia génica pode reducir considerablemente o custo dos tratamentos. No caso da hemofilia, por exemplo, espérase que un único tratamento de terapia génica substitúa ás inxeccións actuais. Agora o paciente debe inxectarse varias veces por semana ao longo de toda a vida.

Savio Woo, catedrático da Escola Médica Mount Sinai de Nova York e director do Instituto de Terapia Génica e Medicamento Molecular.

Cales son os principais obstáculos que debe superar a terapia génica? Tecnolóxicas? Biolóxicos? Éticas?

J.L.J. : Eu non creo que haxa obstáculos éticos. Hai que ter en conta a ética, pero cambia de persoa a persoa. Por exemplo, a ética do paciente é diferente da do investigador, e a do investigador e a do xornalista. Con iso non quero desprezar a ninguén, senón dicir que a ética é importante e a ter en conta na nosa sociedade. Pero hoxe en día os nosos problemas son tecnolóxicos, non éticos. Os vectores paira a introdución de xenes terapéuticos nas células non son tan perfectos como queriamos e as enfermidades son moito máis complexas do que pensamos. Sabemos demasiado pouco e de momento só podemos curar enfermidades causadas por un único xene defectuoso. Pero na maioría das enfermidades interveñen moitos xenes, onde predomina o descoñecemento.

S.W. : Desde o punto de vista tecnolóxico, o principal inconveniente é a especificidad, é dicir, como liberar selectivamente o xene na célula desexada. O control da actividade do xene tamén é moi importante. Queremos que o xene se exprese de forma que se produza un efecto terapéutico e evitar os efectos nocivos. Doutra banda, é importante investigar que enfermidades pódense curar mediante terapia génica e cales non. Desde o punto de vista ético, a comunidade científica ten moi claro que o utilizará paira curar a terapia génica, non paira mellorar ao home. A terapia génica é una estratexia paira tratar enfermidades, non una técnica paira estimular as habilidades dunha persoa.

G.H. : Creo que as maiores dificultades técnicas están relacionadas cos vectores. O vector opcional debe garantir a seguridade do paciente e ter una eficacia terapéutica nesta orde, ademais de permitir a súa reemisión. Por outra banda, considero que a gran variabilidade dunha persoa a outra é un factor a ter en conta. Adianto que o éxito da terapia génica limitarase ao principio a unhas poucas enfermidades. Posteriormente irase estendendo progresivamente.

As grandes expectativas xeradas pola terapia génica beneficiaron ou prexudicado o voso traballo?

Gonzalo Hortelano, profesor da Universidade de McMaster, Hamilton, Canadá.

CHAMADA

J.L.J. : A min non me influíron nada, pero é certo que ocorre moitas veces e, por exemplo, o que viven no xenoma. Nestes momentos a bioloxía recolleu coñecementos suficientes paira pasar de ser ciencia básica a ciencia aplicada, é dicir, antes achegabámonos/achegabámosnos a estudar a bioloxía, pero agora queremos sacarlle partido a ela. A terapia génica e a xenómica naceron deste cambio e percibímolas como una aplicación. No caso da terapia génica a idea é bastante sinxela. Pretendemos coñecer as bases moleculares das enfermidades e identificar os xenes defectuosos paira a súa posterior curación.

Temos medios e capacidade paira facelo todo no laboratorio, pero todo foi máis complicado do que pensamos ao principio. E por tanto, pasamos da cima do optimismo á presión das expectativas. Pero a realidade está a medio camiño. A terapia génica deu bos resultados nos últimos anos e grazas a iso sabemos que os obxectivos non son imposibles, pero tampouco fáciles. A cuestión é que a bioloxía é ciencia aplicada. Hai xente que vende ideas e estase enriquecendo en 24 horas e de aí xorden as expectativas.

S.W. : Creo que o pesimismo apareceu sobre todo hai dous anos, cando morreu un paciente nunha sesión clínica. Foi entón cando xurdiu a mala imaxe da perigosa terapia génica. En consecuencia, investigadores e responsables da regulación das sesións clínicas volveron atrás e revisaron exhaustivamente todos os protocolos. O incidente fixo que os requisitos paira iniciar una sesión clínica sexan maiores e o control sexa moito máis estrito. A morte de hai dous anos foi tráxica, pero aprendemos moito.

G.H. : Eu creo que lle fixo dano. Espertaron falsas expectativas entre enfermos e familiares e o mesmo sentimento estendeuse a toda a sociedade. Neste ambiente de calidez iniciáronse numerosas sesións clínicas, aínda que algunhas con escasa base científica. Como consecuencia, moitas sesións fallaron. Á vista destes resultados desalentadores, púxose máis énfases en aumentar os coñecementos básicos de terapia génica e obtivéronse os primeiros resultados esperanzadores.

Gorka Orive Arroio