Medicina de precisión, medicina personalizada, medicina individualizada y retina
Un vistazo a algunos éxitos, a los retos que siguen existiendo y a una nueva y poderosa herramienta que está remodelando la investigación..
Medicina de precisión. Medicina personalizada. Medicina individualizada. Sea cual sea el nombre, el objetivo es el mismo: aportar todo el peso de los conocimientos sobre biología molecular y celular, genética y genómica, persona a persona, para combatir los trastornos humanos que hasta la fecha no tenían tratamiento.
En los 13 años transcurridos desde la finalización del proyecto de 3.000 millones de dólares para secuenciar el genoma humano, los investigadores han identificado cientos de genes implicados en la patogénesis de las enfermedades. En oftalmología, estos genes defectuosos están implicados en enfermedades que van desde los síndromes hereditarios raros hasta enfermedades comunes como la miopía, el glaucoma primario de ángulo abierto y la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE).
Sin embargo, hasta la fecha, estos descubrimientos no se han traducido en nuevos modos de atención oftalmológica personalizada, con un puñado de excepciones.
En busca del objetivo óptimo
El primer ensayo clínico aleatorio y controlado de fase 3 de la terapia de reemplazo de genes utilizó con éxito un virus adeno-asociado recombinante (AAV) para entregar un gen sano a las retinas de los niños con amaurosis congénita de Leber (LCA). El tratamiento elevó los niveles de una proteína ausente y restauró pequeñas cantidades de visión funcional1 . Spark Therapeutics, patrocinador del ensayo, ha conseguido obtener la aprobación de comercialización de la terapia.
Los objetivos actuales. Las enfermedades ocasionadas por un solo gen, como la LCA, son mejores objetivos para la terapia genética convencional que las enfermedades multigenéticas y multifactoriales como la DMAE, dijo el Dr. Suber S. Huang, MBA, del Centro de Retina de Ohio en Cleveland.
«En la actualidad, la terapia génica es un enfoque que se utiliza mejor para las enfermedades causadas por defectos de un solo gen», dijo el Dr. Huang. «Si sólo una cosa está rota, por difícil que sea de arreglar, es sólo una cosa que necesita ser arreglada. Repara, reemplaza o sustituye la pieza rota, y el coche funcionará teóricamente como nuevo.»
Ensayos clínicos en curso. En todo el mundo se están llevando a cabo varios ensayos con un solo gen, como los de la retinosquisis ligada al cromosoma X, la acromatopsia, la enfermedad de Stargardt, el síndrome de Usher, la neuropatía óptica hereditaria de Leber (LHON), la coroideremia y la retinosis pigmentaria (RP)2. Por ejemplo, Spark Therapeutics tiene previsto realizar ensayos en los que se empleará el mismo AAV utilizado en su estudio sobre la LCA para administrar genes funcionales a pacientes con coroideremia y LHON.
En cambio, sólo hay un ensayo de terapia génica ocular dirigido a la DMAE. En este estudio, investigadores australianos están probando si un vector viral portador de un gen para un receptor de VEGF (sFLT-1) puede elevar la concentración del receptor lo suficiente como para aumentar la eficacia y la durabilidad de la terapia intravítrea anti-VEGF 2.
Los objetivos de mañana. Se espera que la próxima oleada de innovaciones en este campo amplíe el número de enfermedades en las que los enfoques basados en los genes y las medicinas moleculares podrían aprovecharse terapéuticamente, dijo Stephen H. Tsang, MD, PhD, de la Universidad de Columbia.
«La tecnología está emergiendo rápidamente, tanto en el diagnóstico como en las posibles intervenciones. Ya no está tan lejos», dijo el Dr. Tsang, uno de los pioneros de la cirugía del genoma (véase «Edición Genómica de Próxima Generación«).
Oncología ocular: El futuro es ahora
El futuro ya ha llegado a la oncología ocular, ya que los perfiles genéticos de los tumores -y, a veces, también de los pacientes- se utilizan de forma rutinaria para guiar las decisiones de tratamiento y asesoramiento, afirma la doctora Carol L. Shields, del Wills Eye Hospital de Filadelfia.
Éxito con el melanoma uveal. «Llevamos utilizando la genómica en el tratamiento del melanoma uveal desde 2005», dijo la Dra. Shields. «Y desde entonces, hemos aprendido mucho sobre los eventos mutacionales que conducen a un alto riesgo de metástasis o a un alto riesgo de otros tipos de cánceres asociados al melanoma uveal».
Riesgo de metástasis. Las bases de los protocolos actuales fueron establecidas a finales de la década de 1990 por investigadores europeos, que descubrieron que los tumores uveales que contenían ciertos defectos genéticos en el cromosoma 3 se asociaban a un mayor riesgo de metástasis, explicó el Dr. Shields. Desde entonces, también se ha descubierto que los genes mutados en los cromosomas 6 y 8 aumentan el riesgo.
«Antes de tratar un melanoma uveal, tomamos una muestra y enviamos a analizar el ADN o el ARN y obtenemos los resultados que nos indican si ese melanoma tiene riesgo de propagación», dijo. Si es así, el paciente se somete a un protocolo diseñado para reducir el riesgo de metástasis.
El Dr. Shields señaló: «Siempre les digo a los pacientes que hago las pruebas genéticas por dos razones. En primer lugar, para identificar a los pacientes de alto riesgo y prevenir su metástasis si es posible. En segundo lugar, lo hago para identificar a los pacientes con bajo riesgo de metástasis, porque saber eso les dará tranquilidad. Para mí, eso es medicina inteligente».
Riesgo del síndrome de predisposición al cáncer BAP1. Más recientemente, los investigadores descubrieron que una variante genética que se creía que se producía de forma espontánea en los tumores uveales podría ser en realidad hereditaria, dijo. El gen rige la actividad de un supresor de tumores denominado proteína 1 asociada a BRCA1 (BAP1).
Los estudios de familias con melanoma uveal han revelado que las personas nacidas con un gen BAP1 mutante corren el riesgo no sólo de padecer melanoma uveal, sino también otros múltiples cánceres, como el mesotelioma, el cáncer de páncreas, el melanoma cutáneo y el carcinoma de células renales. El Dr. Shields y sus colegas del Hospital Oftalmológico Wills se encontraron recientemente con un caso inusual en el que una mujer con una mutación en la línea germinal del BAP1 tenía dos melanomas independientes en un solo ojo, lo que sugiere que los tumores múltiples en el mismo ojo podrían ser una característica del síndrome, dijo.
«Se trata de un síndrome realmente bastante nuevo que se descubrió en gran medida por coincidencia, cuando se observó que múltiples miembros de la familia desarrollaban melanoma uveal, y también desarrollaban otros cánceres», dijo la Dra. Shields. «Nunca supimos antes que hubiera una predisposición genética al melanoma uveal».
En un estudio publicado en 2015, los científicos combinaron la secuenciación genómica, los registros de nacimiento y defunción y la investigación genealógica para rastrear copias idénticas de un gen mutante BAP1 a través de varias generaciones de una gran familia estadounidense muy dispersa. Rastrearon el gen del síndrome del cáncer hasta una pareja nacida en Alemania que emigró a Estados Unidos en el siglo XVIII. A través de sus 10 hijos, la mutación de la línea germinal se ha transmitido a unos 80.000 descendientes3.
Según el Dr. Shields, es necesario realizar un análisis de sangre para descartar este síndrome canceroso si el tumor uveal de un paciente contiene una variante de BAP1.
«Si [la variante] BAP1 está presente en la sangre del paciente, examinamos a toda la familia, y a cualquiera que sea portador de la mutación se le va a hacer una ecografía renal, una evaluación pulmonar, una evaluación ocular para comprobar si existen los 3 tumores malignos más comunes, además de una evaluación cutánea», dijo.
Adaptación del tratamiento. Las técnicas de laboratorio y de biología molecular que se utilizan habitualmente en los estudios de investigación genética también ayudan a los oncólogos oculares a individualizar el tratamiento, dijo el Dr. Shields.
Ratones como sustitutos terapéuticos. Por ejemplo, antes de iniciar la terapia local contra un melanoma uveal, el dr. Shields envía una muestra del tumor a un laboratorio para determinar qué agentes quimioterapéuticos son más eficaces para eliminar las células tumorales. «El laboratorio cultiva los melanomas en ratones para probar qué combinación de agentes es mejor para el melanoma de ese paciente». Así, dijo, «cuando el paciente tiene una metástasis, ya sabemos qué medicamentos van a funcionar».
Biomarcadores genéticos y celulares. Por razones similares, el laboratorio también estudia las características genéticas de las células tumorales y sus biomarcadores de superficie, dijo la Dra. Shields. La elaboración de perfiles de biomarcadores es especialmente útil en el caso del melanoma conjuntival porque las células cancerosas que son positivas para el gen BRAF, que se ha relacionado con el melanoma conjuntival, son susceptibles al vemurafenib, dijo.
Una nota sobre el asesoramiento. Los oncólogos oculares son muy conscientes de las implicaciones de este nuevo mundo de la medicina personalizada. Por ejemplo, todos los niños con retinoblastoma bilateral, y alrededor del 15% de los niños con enfermedad unilateral, tienen mutaciones de la línea germinal que dieron lugar a sus tumores, dijo el Dr. Shields. «Además de tomar muestras de los tumores para las pruebas genéticas, siempre tomamos muestras de su sangre», dijo. «Esto es muy importante. Si lo llevan en la sangre, corren el riesgo de transmitirlo a sus hijos».
DMAE y RD: Todavía a la espera
Pero, como señaló el Dr. Huang, la situación es diferente en otras áreas de la oftalmología. Por ejemplo, en la retina, aunque se está investigando la genética de varias enfermedades de la retina, las pruebas genéticas no son útiles en la actualidad para el manejo de enfermedades multifactoriales como la DMAE y la retinopatía diabética (RD), ni para el diagnóstico, ni para la predicción de la progresión, ni para la predicción del éxito o el daño con varios tratamientos, dijo la Dra. Emily Y. Chew, del National Eye Institute.
«Me encantaría poder genotipar a alguien y decirle: ‘Vas a tener esta enfermedad, y va a progresar en cierta medida'», dijo la Dra. Chew. «Pero con estas enfermedades complejas, todavía no somos capaces de hacer eso».
El Dr. Huang estuvo de acuerdo. «Para la DMAE, se han identificado aproximadamente 36 loci genéticos causantes. Cada variante genética puede expresarse total o parcialmente en un individuo determinado, y cada gen o producto genético interactúa con los demás y con factores ambientales que aún no son cuantificables», dijo. «Incluso si se pudiera decir que 12 de los loci estaban gravemente afectados, y 12 estaban moderadamente afectados, y 12 estaban mínimamente afectados, no se sabría lo que eso significaba para el desarrollo o el pronóstico de la enfermedad en un individuo determinado».
¿Pistas de la expresión de los genes? Aún así, el Dr. Pravin U. Dugel, especialista en retina en Phoenix, espera que los estudios genéticos sean útiles en el futuro para la DMAE y la RD, a las que llamó «las enfermedades del pan de cada día» de la oftalmología. Como señaló: «Hay una gran necesidad de entender más sobre estas enfermedades para poder individualizar y personalizar el tratamiento».
Por ejemplo, las respuestas a la terapia de inyecciones anti-VEGF varían mucho, dijo el Dr. Dugel. Los estudios de expresión genética podrían aclarar las razones de esto e, idealmente, permitirían a los médicos poner en escena las enfermedades y personalizar los tratamientos. «Sabemos que no todos los ojos de la DMAE se comportan igual. Fenotípicamente, pueden parecer iguales, y ese es realmente el problema. No podemos predecir cómo se comportarán los ojos fenotípicamente indistinguibles.»
El Dr. Dugel añadió: «En el caso del edema macular diabético, tal vez la enfermedad pase de una fase en la que se impulsa la permeabilidad a otra en la que se impulsa más la inflamación. La eficacia de los medicamentos puede depender del reconocimiento de la fase adecuada de la enfermedad. Esto significa elegir el medicamento apropiado no sólo para el paciente apropiado sino también para la fase de enfermedad apropiada. Esto es medicina personalizada. Actualmente, no tenemos esa especificidad y y nos limitamos a meter todo en el mismo saco».
Edición Genómica de última generación
Los investigadores siguen trabajando con los virus como sistemas de entrega y de vector, al igual que con la investigación sobre la amaurosis congénita de Leber (LCA).
Pero, ¿qué pasaría si los científicos tuvieran una forma sencilla de insertar directamente nuevo ADN en el genoma del paciente, en el lugar exacto donde debería estar? Después de que en 2012 y 2013 se informara de que este tipo de edición genética in vivo es realmente posible, otros investigadores adoptaron rápidamente la técnica, llamada CRISPR/Cas9 (por «repeticiones palindrómicas cortas agrupadas e interrelacionadas regularmente acopladas con la nucleasa bacteriana Cas9«). Una búsqueda en PubMed sobre el término CRISPR/Cas9 arroja más de 2.000 estudios publicados desde 2012.
Cómo funciona CRISPR/Cas9. Esta nueva y poderosa herramienta es un sistema derivado de una bacteria que puede ser diseñado para reconocer cualquier secuencia de ADN. Estos ARN de diseño actúan como guías, dirigiendo la nucleasa bacteriana a los lugares correspondientes del genoma humano. Se ha descrito como la «herramienta de edición del genoma más sencilla de trabajar porque se basa en el emparejamiento de bases de ARN-ADN, en lugar de la ingeniería de proteínas que se unen a secuencias de ADN concretas»6.
El Cas9 corta ambas cadenas de ADN en el lugar elegido, lo que elimina una variante dominante del gen causante de la enfermedad o permite que los mecanismos endógenos de reparación de la célula inserten allí una nueva versión sana mientras reparan la rotura. La célula construye este nuevo gen a partir de una plantilla insertada en las células como parte del tratamiento7.
Se trata de una cirugía del genoma. Gracias a CRISPR/Cas9, el concepto de medicina de precisión ha experimentado un cambio de paradigma, dijo el Dr. Tsang. «Hasta que llegó CRISPR, sólo se podía hacer una complementación de un solo gen. Antes, practicábamos la medicina genética o la terapia de suplementación génica», dijo. «Ahora somos capaces de hacer cirugía genómica».
La avalancha de trabajos de investigación sobre CRISPR/Cas9 incluye informes de que podría utilizarse para modificar cigotos y crear animales transgénicos, que en algunos casos transmitirían el genoma revisado a la descendencia. La perspectiva de la edición de la línea germinal en humanos es controvertida, y algunos países la han prohibido6. (China no lo ha hecho, y un grupo de investigación de ese país ha informado de que había aplicado la edición genética basada en CRISPR/Cas9 en embriones humanos en una investigación de los mecanismos de reparación del ADN8).
Primer objetivo: ¿oftalmología? «Los pioneros de la cirugía del genoma creen que el primer uso terapéutico de CRISPR será para tratar una enfermedad ocular», dijo el Dr. Tsang. «Nuestro estudio [sobre retinosis pigmentaria] demostró que los pasos iniciales son factibles».
Retinosis pigmentaria. El Dr. Tsang y sus colegas (Vinit B. Mahajan, MD, PhD, y Alex Bassuk, MD, PhD, ambos de la Universidad de Iowa) utilizaron la edición del gen CRISPR/Cas9 para insertar con éxito un gen RPGR (regulador de la GTPasa RP) sano en células madre pluripotentes inducidas derivadas de un paciente con retinosis pigmentaria ligada al cromosoma X. 9 El objetivo es un ensayo clínico en el que las células madre autólogas se someterían a una cirugía genómica y se trasplantarían a los pacientes para tratar su RP, dijo.
Distrofias corneales. Una compañía de California que se especializa en pruebas genéticas de cirugía pre-refractiva está llevando a cabo estudios preclínicos para validar la edición de genes basada en CRISPR/Cas9 para corregir la distrofia epitelial de la córnea de Meesmann y otras enfermedades de la superficie ocular heredadas de manera dominante, dijo Tara Moore, PhD, de Avellino Labs en Menlo Park, California.
La Dra. Moore y sus colegas de la Universidad de Ulster en Irlanda del Norte informaron a principios de este año que su técnica de edición de genes basada en CRISPR/Cas9 interrumpió con éxito un gen causante de Meesmann, el KRT12, en ratones10.
«Un ensayo clínico es el siguiente paso para nosotros, y el éxito abriría realmente el potencial para ofrecer a todos nuestros pacientes una terapia muy esperada», dijo la Dra. Moore. «Ahora estamos en el proceso de demostrar que podemos usar la edición genética para eliminar la mutación de un número suficiente de células madre del limbo para detener la progresión de la enfermedad o incluso para revertir sus efectos».
Además de Meesmann, el grupo se centra en la distrofia corneal endotelial de Fuchs y en las distrofias asociadas a las mutaciones beta del factor de crecimiento transformante, así como en las distrofias retinianas, dijo.
Otros estudios. Otras empresas de cirugía genómica tienen programas de investigación activos destinados a realizar ensayos de edición de genes para corregir distrofias de retina de inicio temprano. Por ejemplo, Editas Medicine ha dicho que su primer ensayo se realizará en pacientes con LCA y podría comenzar este año.
Reflexiones adicionales
«Los conocimientos fundamentales sobre la naturaleza de la regulación de los genes, el envejecimiento y el cáncer, junto con los avances tecnológicos en biología computacional, edición de genes e informática genómica, están impulsando un ritmo de descubrimientos que nunca antes habíamos visto», dijo el Dr. Huang.
Sin embargo, él y el Dr. Chew advirtieron que hablar sobre la personalización de la atención clínica basada en la investigación y las pruebas genéticas sigue siendo prematuro para la mayoría de las áreas de la oftalmología.
No obstante, él y el Dr. Chew advirtieron que hablar de personalizar la atención clínica basándose en la investigación y las pruebas genéticas sigue siendo prematuro para la mayoría de las áreas de la oftalmología. «Está claro que la genética es muy importante para nosotros», dijo el Dr. Chew. Con respecto a la DMAE, añadió, «sigo apoyando firmemente que se haga con fines de investigación, para entender y aprender más sobre la DMAE y sus diferentes vías. Pero para ayudarnos a orientar la medicina personalizada, aún no hemos llegado a ese punto».».
Y el Dr. Huang dijo que le preocupa que centrarse en la personalización de los tratamientos podría anular nuestra comprensión de cómo los avances en la investigación oftálmica deben ser entrelazados para producir nuevos tratamientos clínicos.
«Con cada nuevo descubrimiento, constatamos que el ojo es aún más complejo de lo que pensábamos. Un término como la medicina personalizada es un concepto maravilloso y ambicioso, pero no refleja lo lejos que tenemos que llegar antes de que podamos incorporar nuestra comprensión de los intrincados y complejos procesos del cuerpo en planes de tratamiento seguros, eficaces e individualizados».
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1 Weleber RG et al. Ophthalmology. 2016;123(7):1606-1620.
2 Huang SS et al. Asia Pac J Ophthalmol. 2016;5(4):227-228.
3 Carbone MC et al. PLoS Genet. 2015;11(12):e1005633. doi:10.1371/journal.pgen.1005633.
4 Jinek M et al. Science. 2012;337(6096):816-821.
5 Mali P et al. Nat Methods. 2013;10(10):957-963.
6 Lanphier E et al. Nature. 2015;519(7544):410-411.
7 Chrenek MA et al. Asia Pac J Ophthalmol. 2016;5(4):304-308.
8 Liang P et al. Protein Cell. 2015;6(5):363-372.
9 Bassuk AG et al. Sci Rep. 2016;6:19969. doi:10.1038/srep19969.
10 Courtney DG et al. Gene Ther. 2016;23(1):108-112.
Medicina de precisión, medicina personalizada, medicina individualizada y retina.
Traducción: Asociación Mácula Retina
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