El pasado 13 de enero la prestigiosa revista Science, de la American Association for the Advancement of Science, publicó un artículo realizado por investigadores de las Universidades de Texas (U.S.A.) y Ratisbona (Alemania) y dirigido por el Prof. Eric Olson, en el que describían la utilización de la edición génica por el sistema CRISPR-Cas9 para disminuir los daños causados por el fenómeno denominado isquemia-reperfusión y concluían que potencialmente se podía considerar como una posibilidad terapéutica en enfermedades cardiacas.
Un infarto de miocardio se produce por el cese de flujo sanguíneo (isquemia) por oclusión de alguna de las arterias coronarias. Como consecuencia, disminuye o se anula el aporte de oxígeno a las células del miocardio, que pueden llegar a morir (necrosis) si la isquemia es prolongada. La rápida restauración del flujo sanguíneo (reperfusión) es imprescindible para minimizar la necrosis, pero en muchos casos, paradójicamente, la reperfusión tiene efectos nocivos y adelanta la necrosis; suele hablarse en estos casos de daño miocárdico por isquemia-reperfusión.
El CRISPR-Cas9 es un método de edición del material genético, es decir, de cambiar a voluntad la secuencia de nucleótidos en el DNA, desarrollado a partir de los descubrimientos del Profesor Francisco Juan Martínez Mojica, de la Universidad de Alicante. En la última década del siglo pasado descubrió un sistema de protección frente a virus que utilizan muchas bacterias, que denominó CRISPR, por las iniciales de la descripción del sistema en lengua inglesa. En esencia, el CRISPR implica el corte específico del DNA vírico que haya podido infectar la bacteria. Posteriormente, Doudna y Charpentier adaptaron el método CRISPR a la edición del DNA de organismos superiores, por lo que obtuvieron el premio Nobel de Química en 2020 y el método pasó a denominarse ordinariamente CRISPR-Cas9. Más recientemente el método se ha adaptado para sustituir únicamente un nucleótido del DNA. Este es el sistema que han empleado los investigadores de Texas y Ratisbona para modificar el DNA, de modo que cambien dos aminoácidos de la enzima denominada CaMKIIδ. Esta enzima es fundamental en la regulación del metabolismo cardiaco, pero cuando se activa excesivamente produce graves alteraciones en el corazón, que incluyen el daño por isquemia-reperfusión. La actividad de la enzima se dispara por la oxidación de dos residuos del aminoácido metionina, que son precisamente los dos que ha cambiado el equipo de Olson. La enzima así cambiada sigue desempeñando su función natural, pero se evita que su actividad aumente anormalmente, con el consiguiente beneficio para el corazón.
¿En qué consiste la aportación del grupo de Olson?
Quizá primero sea necesario responder a la pregunta: ¿cómo se han llevado a cabo los experimentos descritos en Science? Fundamentalmente, los investigadores han realizado dos tipos de experimentos tras conseguir la sustitución de las dos metioninas de CaMKIIδ mediante CRISPR-Cas9. En el primero, in vitro, consiguieron obtener cardiomiocitos humanos a partir de células pluripotentes inducidas (células iPSC), mediante un procedimiento basado en el que usó Shinya Yamanaka ganador del Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2012. En algunos cardiomiocitos iPSC se utilizó el proceso de edición para sustituir las metioninas de la CaMKIIδ y en otros se mantuvo la enzima nativa. Cuando los cardiomiocitos iPSC se sometían a una simulación de la isquemia-reperfusión, las células con enzima nativa mostraban un gran incremento en la
actividad enzimática, mientras que no lo hacían las células con la enzima editada. Extrapolando estos resultados a una posible situación in vivo, se puede predecir que la sustitución de las dos metioninas en la enzima editada evita la hiperactivación de la enzima que provoca daños irreversibles en el miocardio. Para confirmar esta hipótesis, los autores del trabajo, en un segundo tipo de experimentos, utilizaron ratones a los que se indujo artificialmente una isquemia seguida de reperfusión. Tras ello, inyectaron en la zona dañada del corazón una serie de componentes que lograban la edición de la CaMKIIδ o bien una disolución de control, que dejaba la enzima en su estado nativo. En los primeros ratones en los que la enzima editada no se podía oxidar, al cabo de 3 semanas se recuperó la funcionalidad cardiaca al 90%, mientras que en los que no se había editado la enzima, la funcionalidad del corazón seguía reducida al 50%.
Los experimentos del grupo de Olson son importantes desde el punto de vista básico, por cuanto demuestran la relación entre el daño producido por isquemia-reperfusión y la oxidación de la CaMKIIδ. Por otro lado, abren la puerta a posibles aplicaciones terapéuticas, ya que como dicen los autores, sería posible, tras un infarto, suministrar los componentes que consiguen la edición de la enzima a través del mismo catéter que se emplea habitualmente para la angiografía y revascularización de la arteria coronaria obstruida.
Consideraciones bioéticas
El trabajo del grupo de Olson es esencialmente correcto desde un punto de vista ético. La obtención de cardiomiocitos iPSC humanos no tiene ninguna objeción ética, ya que las células iPS, inicialmente descritas por Yamanaka, aunque tienen las propiedades de pluripotencia de las células embrionarias, se obtienen a partir de células adultas, ordinariamente fibroblastos de la piel y, por tanto, no hay que sacrificar embriones como cuando se usan células madre embrionarias. Una única objeción sería el haber usado una línea celular comercial (HEK293) procedente de fetos humanos abortados para los experimentos previos de construcción de los ingredientes necesarios para la edición de la CaMKIIδ, cuando se podían haber utilizado otras líneas celulares.
En cuanto a la potencial aplicación terapéutica, hay que señalar que, si bien los resultados son prometedores, antes de pensar en su utilización clínica es preciso avanzar en muchas cuestiones que los autores reconocen. Por ejemplo, antes de iniciar posibles futuros ensayos clínicos con seres humanos, serán necesarios muchos estudios farmacológicos, comprobar inequívocamente la seguridad del vector empleado para la introducción de los componentes de edición en las células diana del miocardio, estudiar los efectos secundarios a largo plazo en los animales tratados y llevar a cabo ensayos preclínicos con animales mayores y más semejantes a los humanos.
Luis Franco. Miembro de número de la Real Academia de Ciencias de España y de la Real Academia de Medicina de la Comunidad Valenciana. Miembro del Observatorio de Bioética. Instituto Ciencias de la Vida. Universidad Católica de Valencia
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