La cirugía del genoma para las patologías oculares se acerca a la realidad

Investigadores de la Universidad de Columbia han desarrollado una nueva técnica para la potente herramienta de edición de genes CRISPR para recuperar la función de la retina en ratones afectados por una enfermedad retiniana degenerativa, la retinosis pigmentaria.

Esta es la primera vez que los investigadores han aplicado con éxito la tecnología CRISPR a un tipo de enfermedad hereditaria conocida como un trastorno dominante. Esta misma herramienta podría funcionar en cientos de enfermedades, incluida la enfermedad de Huntington, el síndrome de Marfan y las distrofias corneales. Su estudio se ha publicado en Ophthalmology.

Stephen H. Tsang, y sus colegas buscaron crear una herramienta CRISPR más ágil para que pudiera tratar a más pacientes, independientemente de su perfil genético individual. El Dr. Tsang llama a la técnica cirugía del genoma porque corta el gen malo y lo reemplaza con un gen normal y funcional. El Dr. Tsang dijo que espera que los ensayos en humanos comiencen en 3 años.

“La cirugía del genoma está por llegar”, dijo el Dr. Tsang. “La oftalmología será la primera en ver la cirugía del genoma antes que el resto de la medicina”.

La retinosis pigmentaria es un grupo de trastornos genéticos hereditarios raros causados por uno de más de 70 genes. Implica el fallo y la pérdida de células en la retina, el tejido sensible a la luz que recubre la parte posterior del ojo. Habitualmente afecta durante la infancia y progresa lentamente, afectando la visión periférica y la capacidad de ver de noche. La mayoría perderá gran parte de su vista al comienzo de la edad adulta y se volverá legalmente ciega a los 40 años. No hay cura. Se estima que afecta aproximadamente a 1 de cada 4.000 personas en todo el mundo.

Desde que se introdujo en 2012, la tecnología de edición de genes conocida como CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas) ha revolucionado el alcance y rapidez con el que los científicos pueden modificar el ADN de las células vivas. Los científicos lo han usado en una amplia gama de aplicaciones, desde cultivos de ingeniería genética (tomates sin semillas) hasta animales destinados a la alimentación (lechones de carne extra magra). Pero a pesar de lo increíble que es la cirugía del genoma, CRISPR tiene que superar algunos defectos antes de que pueda cumplir con la expectación creada para curar enfermedades humanas simplemente eliminando los genes defectuosos y pegando los buenos.

Enfermedades como la retinosis pigmentaria autosómica dominante presentan un desafío especial para los investigadores. En los trastornos autosómicos dominantes, la persona hereda solo una copia del gen mutado de sus padres y un gen normal en un par de cromosomas autosómicos. Entonces, el reto para los científicos que manejan CRISPR es editar solo la copia mutante sin alterar la sana.

Por el contrario, las personas con trastornos autosómicos recesivos heredan dos copias del gen mutante. Cuando dos copias del gen están mutadas, el tratamiento implica un enfoque más sencillo y de una sola fase: simplemente reemplazar el gen defectuoso. En la actualidad, hay seis empresas farmacéuticas que siguen terapias génicas para la forma recesiva de la retinosis pigmentaria; ninguna está desarrollando una terapia para la forma dominante. Pero eso puede cambiar pronto.

Eso es porque el Dr. Tsang y sus colegas han ideado una estrategia mejor para tratar la enfermedad autosómica dominante. Les permitió cortar el antiguo gen y reemplazarlo con uno bueno, sin afectar su función normal. Esta estrategia denominada “eliminar y reemplazar” se puede utilizar para desarrollar conjuntos de herramientas CRISPR para todos los tipos de mutaciones que residen en el mismo gen y no son exclusivas para un tipo de mutación. Esto es especialmente útil cuando muchos tipos de mutaciones pueden conducir al mismo trastorno. Por ejemplo, cualquiera de las 150 mutaciones en el gen de la rodopsina puede dar como resultado una retinosis pigmentaria. Debido a que la técnica del Dr. Tsang se puede aplicar de manera independiente de la mutación, representa una estrategia más rápida y menos costosa para superar la dificultad de tratar trastornos dominantes con la cirugía del genoma.

Normalmente, los investigadores involucrados en CRISPR diseñan una secuencia corta de código llamado ARN guía que coincide con el bit que quieren reemplazar. Acoplan el ARN guía a una proteína llamada Cas9, y juntos recorren el núcleo de la célula hasta que encuentran una pieza de ADN correspondiente. Cas9 descomprime el ADN y empuja el ARN guía. Luego corta el código incorrecto y persuade a la célula para que acepte el código correcto, utilizando la maquinaria de reparación de genes natural de la célula.

En lugar de utilizar una guía de ARN, el Dr. Tsang diseñó dos ARN guía para tratar la retinosis pigmentaria autosómica dominante causada por variaciones en el gen de la rodopsina. La rodopsina es un objetivo terapéutico importante porque las mutaciones causan alrededor del 30 por ciento de la retinosis pigmentaria autosómica dominante y el 15 por ciento de todas las distrofias retinianas hereditarias.

Esta técnica permitió una eliminación más grande del código genético que destruyó permanentemente el gen seleccionado. El Dr. Tsang descubrió que el uso de dos ARN guía en lugar de uno aumentaba las posibilidades de alterar el gen malo del 30 al 90 por ciento. Combinaron esta herramienta de cirugía del genoma con una técnica de reemplazo de genes usando un virus adenoasociado para llevar una versión saludable del gen a la retina.

Otra ventaja es que esta técnica se puede usar en células que no se dividen, lo que significa que podría permitir terapias génicas que se centran en las células adultas que no se dividen, como las células del ojo, el cerebro o el corazón. Hasta ahora, CRISPR se ha aplicado de manera más eficiente en las células en división que en las no divididas.

El Dr. Tsang usó una evaluación de la visión objetiva para valorar si los ratones después del tratamiento experimentaron una mejora importante en la función de la retina. Un electrorretinograma se usa generalmente para evaluar la salud de la retina en humanos. Valora la salud de la retina de manera similar a como un electrocardiograma (EKG) valora la salud del corazón.

Estudios previos de CRISPR para enfermedades retinianas se han basado en una medida menos objetiva que implica evaluar con qué frecuencia el ratón gira la cabeza en dirección a una fuente de luz. El Dr. Tsang usó la electrorretinografía para demostrar que la degeneración retiniana se desaceleró en los ojos tratados en comparación con los ojos no tratados.

Traducción: Asociación Mácula Retina

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