Entender las causas del envejecimiento para combatir la enfermedad.

1. El origen de la enfermedad
Grupo de Telómeros y Telomerasa
Centro Nacional de Investigaciones
Oncológicas (CNIO), Madrid, España

2. La “edad” del cáncer
40-50 años
El mayor factor de riesgo para desarrollar cualquier enfermedad
(incluido el cáncer) es el envejecimiento

3. El infarto de miocardio aumenta con el envejecimiento
La “edad” del infarto
40-50 años
El riesgo de muerte tras un infarto es tan alto o más que por cáncer

4. El envejecimiento saludable es un de los
“grandes retos sociales” de la EU en Horizonte 2020
2009
65 años-> 17% de la población
(25% octogenarios)
2050 (proyección)
65 años-> 30 % de la población
(30% octogenarios)
Estudio de la Fundacion General del CSIC

5. Infancia/juventud/adulto envejecimiento
Cancer
cardiovascular
diabetes
enfermedad renal
inmunosenescencia
neurodegeneration
etc…
causa
consecuencia
intervenciones
terapéuticas
envejecimiento
Cancer
cardiovascular
diabetes
enfermedad renal
inmunosenescencia
neurodegeneration
etc…
Infancia/juventud/adulto
Entender las causas del envejecimiento para combatir la enfermedad
genética
ambiente
biomarcadores
para prevención
y diagnostico

6. hasta ahora futuro
Un cambio de paradigma
Linda Partridge

7. Lopez-Otín, Blasco, Partridge, Serrano & Kremer, Cell, 2013
Las causas del envejecimiento

8. telómerostelómeros
Cromosoma
(célula parental)
Los telómeros se acortan cada vez que nuestras células se dividen
“problema para copiar los extremos”
Pérdida de ADN de los extremos
Cromosoma
(célula hija #1)
Cromosoma
(célula hija #2)

9. Un gen embrionario llamado telomerasa es capaz de alargar los
telómeros en el estadío pre-implantacional, reseteando lo longitud de
los telómeros
Sin embargo, la telomerasa, se “apaga” al nacer… pero…
Las células cancerosas re-activan a la telomerasa, escapando así de la
mortalidad y convirtiendose en inmortales
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC
genes telomeres
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC
cell death
cell senescence
aging
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC
genes telomeros
cancer
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC
TTAGGG TTAGGG
AATCCC AATCCC

10. cancer
(> 95% de los
cánceres activan
telomerasa)
high
Longitudtelomérica
enfermedad
salud
edad
Telómeros, telomerasa, y envejecimiento
Patología humanas debido a mutaciones en telomerasa
(“SINDROMES TELOMERICOS”)
dysqueratosis congenita (DKC1, Terc, Tin2)
anemia aplásica (Terc, Tert, Tin2)
fibrosis pulmonar (Terc, Tert)
atrofias digestivas (Terc,Tert)
Pérdida prematura de la capacidad regenerativa
de la piel, la médula ósea, el pulmón, el intestino…
Longitud telomérica=biomarcador de
envejecimiento
Percentiles bajos de longitud telomérica=
Mayor riesgo de enfermedad (cardiovascular,
neurodegenerativas, infecciones…)

11. Blackburn & Epel, Nature, 2012
La longitud de los telómeros es un reflejo de los estreses vitales
# Los hábitos de vida influyen la longitud de los telómeros: fumar, ejercicio, obesidad,
nurtricion
# El estres percibido acorta los telómeros en adultos (Epel et al., PNAS, 2004)
# El estres durante la infancia o el stress de la madre durante el embarazo acorta los
telomeros prematuramente (Shalev et al, Mol Psychiatry, 2012; Entringer et al., PNAS,
2011)
# Los desordenes de personalidad (bipolaridad) acortan los telomeros (Elvsashagen et
al., J. Affect. Disord., 2011)

12. Canela et al., PNAS, 2007
0 5 10 15 20
0
20
40
60
mean telomere length (kb)
frequency
Mean TL
% Short telomeres
1) Obtaining blood sample (5 ml) 2) HT Q-FISH 3) Confocal microscopy
4) Capture of individual telomeres5) Data processing6) Data analysis
Desarrollo de una tecnología para medir los telómeros cortos

13. Canela et al., PNAS (2007)
HT-QFISH
Una metodología muy precisa para medir telómeros
Mediantelomerelength(Kb)
≤20 21-30 31-40 41-50 51-60 >60
Age (years)
n= 16 n= 45 n= 78 n= 74 n= 32 n= 35
Q1 Q2 Q3 Q4
0
5
10
15
%shorttelomeres(<3kb)
≤20 21-30 31-40 41-50 51-60 >60
Age (years)
n= 16 n= 45 n= 78 n= 74 n= 32 n= 35
0
10
20
30
40
50
60
Q5 Q6 Q7 Q8Chen et al., Cell ( 2012)
Snyder tiene una mutación en telomerasa
Detección de los telómeros cortos…

14. Cardiovascular
(PESA, CNIC &
H.U. Salamanca)
Fertilidad
(IVI, Madrid)
Transtornos Bipolares
(Hospital de Oslo)
Toxicidad/eficacia tratamientos
cáncer
(Programa Clinico, CNIO)
Tolerancia a transplantes
(Hospital Clínic, BCN)
Cáncer de mama
(Consulta de cáncer familiar,
CNIO, Madrid)
SIDA
(Hospital Clínic, BCN)
Patologías asociadas a telomeros cortos

15. Análisis genéticos: los genes nos dicen
el riesgo de padecer enfermedades
HERENCIA
Longitud telomérica: indica el envejecimiento
celular
HERENCIA AMBIENTE
MEJOR PREDICCION DE
RIESGOS Y TIEMPO DE
APARICIÓN DE ENFERMEDAD
# el envejecimiento es el mayor factor de riesgo para la mayoría de la enfermedades
# la longitud telomérica integra factores genéticos y ambientales
DESARROLLO DE
NUEVOS TRAMAMIENTOS
PARA PREVENCIÓN
Longitud telomérica en medicina preventiva y personalizada

16. Cáncer familiar de mama y de ovario
BRCA1/BRCA2
BRCA1
Age (years)
RelativeTelomerelength
BRCA2
Age (years)
RelativeTelomerelength
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
10 20 30 40 50 60 70 80
BRCAX
Age (years)
RelativeTelomerelength
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
10 20 30 40 50 60 70 80
SporadicBC
Age (years)
RelativeTelomerelength
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
10 20 30 40 50 60 70 80
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
10 20 30 40 50 60 70 80
A C
B D
Martínez-Delgado et al., PLoS Genetics, 2011
Martínez-Delgado et al., J. Medical Genetics, 2012 (ovarian)
Los telómeros cortos indican un mayor riesgo de cáncer de mama y ovario

17. Predecir la longevidad
por la longitud de los
telómeros?

18. Longitud telomérica a dia 25 predice la longevidad en pinzones

19. Vera et al., Cell Reports, 2012
Facial vein bleeding
0 5 10 15 20
0
20
40
60
mean telomere length (kb)
frequency
Mean TL
% Short telomeres
1) Obtaining blood sample (300µl) 2) HT Q-FISH 3) Confocal microscopy
4) Capture of individual telomeres5) Data processing6) Data analysis
El primer estudio de telómeros longitudinal en mamíferos

20. Linear regression:
WT: Slope=-7.03 ± 1.24 kb/year
R2=0.31 (Quadratic: R2=0.34)
p<0.0001
TgTERT: Slope=-7.05 ± 1.60 kb/year
R2=0.22 (Quadratic: R2=0.30)
p<0.0001
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Age (years)
Meantelomerelength(kb)
Vera et al., Cell Reports, 2012
Los telómeros de ratón se acortan 100 veces más rápidos que los humanos
Humanos: 70 bps/año
Ratones: 7 Kb/año
Increaseinthe%of
shorttelomeres(permonth)
El aumento en el % de telómeros cortos predice la longevidad individual
0 50 100 150 200
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
Lifespan (weeks)
WT: Slope=-0.005022 ± 0.002550
R2=0.2
p=0.06
TgTERT: Slope=-0.01267 ± 0.005604
R2=0.3
p=0.04
WT
TgTERT
WT
TgTERT

21. Cómo podemos revertir el envejecimiento?
Lopez-Otín, Blasco, Partridge, Serrano & Kremer, Cell, 2013

22. Modelos de ratón para demonstrar el papel de los telomeros en enfermedad
Blasco et al., Science (1995)
Blasco, Lee, et al., Cell (1997)
Lee, Blasco, et al., Nature (1998)
Ratones sin telomerasa (Terc-/-)
Disfunción de las células madre
Pérdida de la capacidad regenerativa
Enfermedades asociadas al envejecimiento
Menos cáncer
Inactivación de la telomerasa
González-Suarez et al., Nat Genet (2000)
Flores et al., Science (2005)
Ratones transgénicos para telomerasa (TgTERT)
Menos envejecimiento
Ligero aumento del cáncer
TERT Tg+ Sp53+Sp16+Sp19ARF (“triple”)
Menos envejecimiento & aumento del 40%
de la vida media
Activación de la telomerasa
Tomás-Loba et al, Cell (2008)
“Triple”Wild-type
González-Suarez et al., EMBO J. (2001)

23. Telomerase as an anti-cancer target (Imetelstat)

24. Los ratones “triples” viven sanos durante más tiempo y viven más
Supervivencia sin cáncerSupervivencia global
0
20
40
60
80
100
0 60 80 100 120 140 160 180
Sp53 (n=25)
Triple (p=0.003; n=6)
survival(%)
age (weeks)
+50%
Control (n=25)
0
20
40
60
80
100
0 60 80 100 120 140 160 180
Sp53 (n=49)
Triple (p<0.001; n=12)
survival(%)
age (weeks)
+40%
Control (n=49)
0
20
40
60
n=25
n=6
p=0.003
0
20
40
60
n=49
n=12
p<0.001
Control Triple
Survivalat3years(%)
Control Triple
Survivalat3years(%)
Tomás-Loba et al., Cell (2008)
Healthspan

25. Coordinación neuromuscular
0
25
50
75
100
125
Éxito(%)
n=11
n=9
normal
p=0.02
n=8 n=10
TRIPLE
p=1
jóven (5-20 semanas) Viejo (116-160 semanas)
Los ratones “triples” viven sanos durante más tiempo
Tomás-Loba et al., Cell (2008)

26. Los ratones “triples” envejecen más lentamente
triplenormal

27. Heath-span
Vida media (85 años)
Vida máxima (120 años)
supervivencia
edad
e n f e r m e d a ds a l u d
40 años
Heath-span
Vida media (115 años)
Vida máxima (120 años)
supervivencia
edad
intervención
enfermedad
s a l u d
80 años
Que pasaría si alargaramos el “health span” en humanos?

28. Terápia génica contra el
envejecimiento
Virus Adeno Asociados como vehículos
para activar a la telomerasa

29. 1 año
AAV9-eGFP or
AAV9-mTERT
nacimiento muerte2 años
5.0
AAV9-eGFP
Tail skin
Brain
Liver
LungHeart
Kidney
Muscle
AAV9-eGFP AAV9-mTERT
AAV9-mTERT
Tail skin
Brain
LungHeart
Kidney
Muscle
3.0
p/sec/
cm^2/sr
x108
4.0
7.0
6.0
3.0
x108
4.0
5.0
7.0
6.0
p/sec/
cm^2/sr
3.0
6.0
4.0x108
Liver
Terápia génica para activar la telomerasa en adultos
Bernardes et al. , EMBO Molecular Medicine, 2012

30. p= 0,03
~ 1 yr ~2 yr
AAV9-
mTERT
AAV9-
eGFP
AAV9-
mTERT
AAV9-
eGFP
p= 0,003
Foldchangesintelomeraseactivity
Lung
n=3
n=3
n=3
n=3
Rnase - + - - - + - - - + - - - + - - - + - - - +
1 3 5 5Protein (mg) 1 3 5 5 1 3 5 5 1 3 5 5 1 3 5 5
AAV9-mTERT #1 AAV9-mTERT #2 AAV9-mTERT #3 AAV9-eGFP #1 AAV9-eGFP #2
Pulmón (ratón de 2 años)
IC
3 3
3 months PI
Posible terápia para los síndromes teloméricos:
fibrosis pulmonar
Bernardes et al. , EMBO Molecular Medicine, 2012
Un solo tratamiento con AAV9-TERT reactiva telomerasa en adultos

31. osteoporosis
Grasa
subcutanea
Bernardes et al. , EMBO Molecular Medicine, 2012
Un solo tratamiento con AAV9-TERT aumenta el “health span”

32. 0
20
40
60
80
100 n= 18
n= 6
n= 8
Tightropesuccess(%)
n= 11
~1 yr
(6 months PI)
~1 yr
(11 months PI)
p= 0,4 p= 0,01
AAV9-
mTERT
AAV9-
eGFP
AAV9-
mTERT
AAV9-
eGFP
Un solo tratamiento con AAV9-mTERT mejora la cordinación neuromuscular
Bernardes et al. , EMBO Molecular Medicine, 2012

33. 13% median lifespan
20% maximum lifespan
AAV9-mTERT n=21
AAV9-eGFP n=12
V.I. – Viral injection
Control n=33
eGFP vs mTERT
p= 0,02 (Log Rank test)
Control vs mTERT
p= 0,02 (Log Rank test)
Weeks
PercentSurvival
V. I.
~1 yr old group
24%
13%
24% median lifespan
13% maximum lifespan
Weeks
PercentSurvival
V. I.
~2 yrs old group
13%
20%
eGFP vs mTERT
p= 0,05 (Log Rank test)
Control vs mTERT
p= 0,007 (Log Rank test)
AAV9-mTERT n=23
AAV9-eGFP n=14
V.I. – Viral injection
Control n=25
Un solo tratamiento con AAV9-mTERT aumenta la vida media y máxima
Bernardes et al. , EMBO Molecular Medicine, 2012

34. 0
20
40
60
80
100
7
21
Miceaffected(%)
AAV9-eGFP AAV9-mTERT
n= 26 n= 40
31
9
14
34
2
Histiocytic sarcoma
Adenoma
Lymphoma
Adenocarcinoma
p= 0,87
Un solo tratamiento con AAV9-mTERT no aumenta la incidencia de cáncer
Bernardes et al. , EMBO Molecular Medicine, 2012

35. Boccardi & Herbig, EMBO Molecular Medicine, 2012
Tratamiento con AAV9-telomerasa aumenta el “health-span” y la longevidad
Bernardes et al. , EMBO Molecular Medicine, 2012

36. Infancia/juventud/adulto envejecimiento
Cancer
cardiovascular
diabetes
enfermedad renal
inmunosenescencia
neurodegeneration
etc…
acortamiento
telomérico
consecuencia
activación de
telomerasa
envejecimiento
Cancer
cardiovascular
diabetes
enfermedad renal
inmunosenescencia
neurodegeneration
etc…
Infancia/juventud/adulto
El acortamiento de los telómeros es una de las causas de la enfermedad
genética
ambiente
biomarcador
para prevención
y diagnostico

37. Potenciales usos terapéuticos de la activación de telomerasa
Síndromes Teloméricos
(fallo medular,
fibrosis pulmonar…)
Prevención de enfermedades
en individuos con telómeros cortos
(“sanos”, SIDA, cáncer…)
Enfermedades
asociadas al envejecimiento:
cardiovascular, diabetes,
neurodegenerativas…)

38. “Las edades del hombre”
Hans Baldung (aka “Grier”)
Museo del Prado
Longitud telomérica
“Saber” para prevenir
& diagnóstico precoz
TERT

39. Grupo de telómeros y telomerasa
Isabel L. Silanes
Aksinya Derevyanko Bruno BernardesChristian Bär Juanma Povedano Mercedes Gallardo
Fabian Beier
Elsa Vera
Iole Ferrara
Alicia Lemus
Rosa SerranoNora Soberon
Ben Kumfmüller Elisa Varela
Ianire Garrobo
Gina de Bonis Nani MarionRalph Schneider
Maria Garcia Martina Stagno Miguel Foronda Paula MartinezAgueda Tejera

40. Financiación del Grupo de Telómeros y Telomerasa