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ÁMBITO FARMACÉUTICO


                                                      GENÉTICA



             Aplicaciones de la terapia génica
JUANA ROZALÉNa, FRANCISCO J. FERNÁNDEZ GÓMEZb, VALENTÍN CEÑAc y JOAQUÍN JORDÁNd
                                                  a
                                                    Licenciada en Químicas.
                                                  b
                                                     Licenciado en Farmacia.
                                          c
                                           Catedrático de Farmacología de la UCLM.
                                        d
                                         Profesor titular de Farmacología de la UCLM.
                      Centro Regional de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Castilla-La Mancha.




    Terapia génica (TG) es la parte de la terapéutica que utiliza material
 genético en el tratamiento de enfermedades; intenta modular la función
celular, pudiendo corregir la deficiencia causada por la pérdida o alteración
      de un gen al modificar la expresión de proteínas. Así, secuencias
 codificadoras de proteínas, sondas antisentido, ADN triples y ribozomas
     pueden ser considerados los fármacos de la TG. Los problemas más
   importantes con los que se encuentra este conjunto de técnicas son de
distribución de estos «fármacos», es decir, la transferencia de este material
                             a las células diana.

L   a TG requiere, en primer lugar,
    la identificación del gen o
grupo de genes que causan la
                                          Aunque no conocemos con certe-
                                        za el número exacto de genes
                                        humanos, es, sin duda, inferior a
                                                                                       ofrecer una cantidad masiva de
                                                                                       información. Será necesario un
                                                                                       tiempo de interpretación y traduc-
alteración a subsanar, su aislamien-    los 100.000 que se esperaban y,                ción de la secuencia de ADN a su
to y clonación. Es en este contexto     todavía en las aproximaciones rea-             función biológica, lo que hace que
donde emerge con luz propia una         lizadas por los investigadores,                su conocimiento constituya tan
de las mayores aventuras de la bio-     resultan cifras bastantes variables.           sólo el inicio, y no el final, de un
logía humana, el proyecto genoma        La última aproximación realizada a             camino denominado proteonómica.
humano (PGH), entendiendo por           través del programa bioinformático               Durante este trabajo vamos a
genoma humano a la totalidad de         First Exon Finder, da una cifra de             describir algunas de las aplicacio-
la información genética contenida       unos 56.000 genes. Sin embargo,                nes que se han realizado dentro de
en las células humanas, tanto en el     la cartografía y secuenciación del             la TG y las vamos a poder agrupar
núcleo como en las mitocondrias.        genoma humano tan sólo nos va a                dependiendo del tipo de célula
142 OFFARM                                                                                         VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003
GENÉTICA



diana en germinal o somática; de          gran número de enfermedades             indefensos frente a la más leve
las estrategias ex vivo e in vivo, y de   monogénicas causadas por el             infección, viéndose abocados a
las aproximaciones en aditiva y           defecto de un solo gen cuyo tipo        vivir en el interior de una burbuja
sustitutiva. Así pues, cuando la          de herencia sigue las pautas mende-     estéril («niños burbuja») a la espe-
TG es aplicada sobre células ger-         lianas. Es en este tipo de enfermeda-   ra de un trasplante de médula
minales, espermatozoides u óvulos,        des donde la TG supone la vía más       ósea. La corrección génica de un
origina un cambio permanente en           esperanzadora al éxito, ya sea curan-   pequeño número de células permi-
todo el organismo y en los futuros        do el gen defectuoso en el tejido       te recuperar toda su fuerza y repo-
descendientes del individuo. Su           que normalmente lo expresa o            blar toda la parte del órgano que
aplicación en seres humanos es            suministrando a un tejido conve-        falla. En 1990, se aprobó en Esta-
fuente de gran controversia debido        niente un gen funcional que desem-      dos Unidos el primer ensayo clíni-
a los problemas éticos que supone.        peñe las funciones del defectuoso       co de auténtica TG. Se trataba de
Por el contrario, el uso de la TG         sin eliminarlo, como ya hemos           introducir el gen que codifica para
en células somáticas o no germina-        explicado anteriormente (tabla 2).      la enzima adenosina desaminasa en
les sólo afecta al individuo tratado         A finales de la década de los        niños que presentaban una inmu-
y las modificaciones no son here-         ochenta, se consideraban alteracio-     nodeficiencia combinada grave.
dadas por su descendencia.                nes idóneas para el tratamiento         Un año después, se autorizó el
   Tanto en la estrategia ex vivo,        génico de la enfermedad de Lesch-       mismo tipo de ensayo en Italia, y
donde las células diana son extraí-       Nyhan, provocada por la ausencia        en 1995 los dos grupos de investi-
das y reimplantadas en el mismo           de la enzima hipoxantina-guanina        gación publicaban los resultados
paciente tras haber sido modifica-        fosforribosil transferasa, e inmuno-    de su experimentación clínica
das en el laboratorio, o en la in         deficiencias como la PNP, provo-        poniendo de manifiesto la eficacia
vivo, donde la administración del         cadas por la carencia de una purina     de la técnica de TG ex vivo en los
gen corrector se realiza directa-         nucleósido fosforilasa o la inmuno-     «niños burbuja».
mente al paciente, la TG utiliza          deficiencia combinada grave o             A principios del año 2000,
dos aproximaciones: aditiva y sus-        «niños burbuja», que presentan          investigadores franceses pusieron a
titutiva. En la TG aditiva, más           una falta de la enzima adenosina        punto con éxito un método de TG
utilizada y avanzada, el gen es           desaminasa.                             que trata la inmunodeficiencia
incorporado con sus propios ele-             Actualmente, se ha ampliado el       combinada grave X-1 en el hom-
mentos de regulación, mientras            número de afecciones a ser tratadas     bre. Dos lactantes de 8 y 11 meses
que en la TG sustitutiva el gen es        mediante TG. Tan sólo las muta-         recibieron una copia normal del
mantenido en su contexto natural,         ciones puntuales en el genoma           gen defectuoso y, tras once meses
sometido a sus controles normales         mitocondrial son causa de más de        desde su aplicación, los bebés pre-
de expresión. La TG aditiva ve            50 patologías en humanos, entre         sentaron un sistema inmunitario
comprometida su relativa alta efi-        las que resaltamos algunas encefa-      normal y sin efectos secundarios.
cacia por la complejidad de dotar         lomiopatías, acidosis láctica, la       En este caso, los investigadores
al gen terapéutico de un control          neuropatía óptica hereditaria de        recolectaron médula ósea de los
adecuado de expresión y por el            Leber, miopatía, debilidad neuro-       pacientes con el fin de extraer
riesgo de que la recombinación del        génica de músculo, ataxia, retinitis    células progenitoras hematopoyé-
material genético dé resultados no        pigmentosa y un largo etcétera. En      ticas e infectarlas con un retrovirus
deseados como la mutagénesis              ellas, basta la expresión leve de la    portador del gen de reemplazo.
insercional.                              forma correcta de los productos         Transcurridos tres días de infec-
   En la elección de la célula blanco     génicos alterados para corregir la      ción repetida, los científicos tras-
de la transferencia génica debe           patología. Unos valores ligeramen-      plantaron las nuevas células a los
tenerse en cuenta la finalidad del        te superiores de éstos no parecen       pacientes y, en tan sólo 15 días, se
tratamiento, desde la corrección de       tener consecuencias negativas. Sir-     detectaron nuevas células portado-
un defecto en una población gene-         van como ejemplo las afecciones         ras de la versión correcta del gen y
ral celular (como en la talasemia)        que a continuación detallamos.          un importante crecimiento de
hasta la producción, a partir de las                                              células inmunitarias plenamente
células transducidas, de una prote-                                               funcionales y diversificadas. Hoy
ína de secreción para la corrección       Inmunodeficiencia combinada             día, se mantienen abiertas varias
de un defecto sistémico, como en          grave                                   líneas, en todas ellas el gen a trans-
las hemofilias. Entre las células                                                 ducir sigue siendo la adenosina
más frecuentemente utilizadas des-        En la inmunodeficiencia combina-        desaminasa y el vector utilizado, los
tacan los fibroblastos de la piel y       da grave se ha descrito un defecto      retrovirus. Las diferencias estriban
los linfocitos infiltrantes en tejidos    en el gen que codifica una parte de     en el tipo de célula diana, así como
y, como órgano diana, el hígado.          un receptor celular que envía las       en las vías de administración.
   Hasta el presente se han descrito      señales a los progenitores de las         El dominio adquirido en los
unas 4.000 enfermedades heredita-         células T y NK. Sin este gen las        trasplantes de médula ósea y la
rias, muchas de las cuales no están       células no se desarrollan, no crecen    capacidad que tienen las células
todavía caracterizadas molecular-         y tampoco proliferan, lo que hace       primordiales hematopoyéticas para
mente. En ellas se encuentra un           que los pacientes se encuentren         reconstituir totalmente la médula
VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003                                                                               OFFARM   143
GENÉTICA




Tabla 1. Protocolos de terapia génica aprobados por el RAC en Estados Unidos

 Enfermedad                      Gen suministrado                   Tejido diana                   Vector
 Enfermedades hereditarias
 Enfisema pulmonar               Alfa-1-antitripsina                Tracto respiratorio            Liposomas
 Fibrosis quística               CFTR                               Tracto respiratorio            – Adenovirus
                                                                                                   AAV
                                                                                                   – Liposomas
 Hipercolesterolemia familiar    Receptor LMW de lipoproteínas      Hepatocitos                    Retrovirus
 Inmunodeficiencia combinada     Adenosina desaminasa               – Linfocitos                   Retrovirus
 grave («niños burbuja»)                                            – Células progenitoras
                                                                      hematopoyéticas

 Enfermedades adquiridas
 Sida (infección por VIH)          – Ribozimas                      Linfocitos                     Retrovirus
                                   – ARN antisentido
                                   – Anticuerpos
 Restenosis (arterias periféricas) Factor tumoral de angiogénesis   Células endoteliales           Plásmidos
 Cáncer                            – Genes supresores de tumores    – Pulmón                       – Retrovirus
                                   – HTK-ganciclovir                – Hígado                       – Adenovirus
                                   – Factor de necrosis tumoral     – Cerebro                      – Retrovirus
                                   – Interferón (gamma)             – TIL                          – Retrovirus
                                                                    – Melanoma                     – Retrovirus




ósea hacen del sistema hematopo-          respectivamente. En ellas se han         zado estudios utilizando liposomas
yético un candidato idóneo para el        realizado aproximaciones utilizando      y adenovirus como vectores. Los
tratamiento génico en algunas             el transgén de estos factores y vec-     riesgos de toxicidad parecen descar-
hemoglobinopatías (talasemias),           tores retroviales, adenovirus, virus     tados en los primeros intentos y
deficiencias de adhesión leucocita-       adenoasociados y ADN desnudo             basta algo tan sencillo como un
ria y enfermedades de depósito            administrados por vías comunes           inhalador para conseguir la expre-
lisosomal (enfermedad de Gau-             como la subcutánea, intramuscular,       sión del gen y aliviar en un 30%
cher). Las hemoglobinopatías              intrahepática, intraperitoneal, o        los síntomas de la enfermedad.
representan uno de los trastornos         intravenosa.
genéticos más frecuente en huma-            Los vectores actúan como un libe-
nos. Una aproximación es la expre-        rador de los factores a las células      Distrofia muscular Duchenne
sión regulada del gen de la globi-        musculares del paciente, donde
na, para lo que se ha utilizado vec-      producirán continuamente este fac-       En un avance significativo hacia
tores retrovirales. La enfermedad         tor. Valores equilibrados de éstos en    un tratamiento para la distrofia
de Gaucher es una enfermedad              el flujo sanguíneo reducirán sustan-     muscular de Duchenne (DMD),
autosómica recesiva, producida por        cialmente los episodios de hemorra-      investigadores han usado TG para
el derivado proteico de un gen que        gias espontáneas y la necesaria infu-    proteger músculos respiratorios
codifica la enzima glucocerebrosi-        sión de estas proteínas en los           vitales en ratones con la enferme-
dasa. Aunque el trasplante alogé-         pacientes de este tipo de hemofilia.     dad, debido a que la mayor causa
nico de médula ósea ha corregido                                                   de muerte en la DMD es el dete-
la enfermedad en algunos pacien-                                                   rioro del diafragma. La nueva
tes, en la actualidad se están lle-       Fibrosis quística                        investigación ha demostrado por
vando a cabo estudios de trasferen-                                                primera vez cómo el diafragma
cia génica retroviral del gen de la       En la fibrosis quística se ha obser-     puede ser rescatado por medio de
glucocerebrosidasa en células             vado un defecto en el gen que codi-      la inyección intravenosa con el gen
madre de ratón, seguida de la             fica para el canal de cloro conocido     de la distrofina, que es defectuoso
expresión proteica en macrófagos          como CFTR, que resulta en un             en las personas con DMD. Des-
diferenciados a partir de células         transporte anormal de electrólitos       pués del tratamiento, el músculo
madre transducidas.                       en las glándulas exocrinas y condu-      del diafragma del ratón mostró
                                          ce a una enfermedad crónica obs-         una expresión estable del gen de la
                                          tructora de los pulmones, insufi-        distrofina durante seis meses.
Hemofilia                                 ciencia pancreática exocrina y
                                          aumento de la cantidad de electró-
La TG está resultando también efi-        litos en el sudor. Utilizando como Cáncer
caz en casos de hemofilia «A» y           transgén el gen de CFTR y como
«B» donde se encuentran alterados         células diana las células del epitelio En el cáncer las líneas de investi-
los factores coagulantes VIII y IX,       del tracto respiratorio, se han reali- gación, tanto preclínicas como clí-
144 OFFARM                                                                                   VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003
GENÉTICA



nicas dentro de la TG, pueden ser liberando el factor antitumoral                de matriz extracelular y estimula
agrupadas en varias estrategias:     para ayudar a exterminarlos. Sin            la proliferación de hepatocitos,
                                     embargo, esta aproximación pre-             logrando un rápido restableci-
  – Destrucción de las células senta problemas debido a que los                  miento de la funcionalidad del
tumorales mediante la expresión linfocitos modificados pueden                    hígado.
de productos tóxicos, o, en su quedar atrapados en el hígado,
defecto, enzimas capaces de activar bazo y pulmones, y la expresión no
profármacos, como puede ser por regulada en estos órganos del fac-               Diabetes
la sobreexpresión de la enzima tor de necrosis tumoral puede ori-
tiroxina cinasa que transforma un ginar procesos tóxicos secundarios.            La TG mantiene abiertas dos líne-
profármaco, el aciclovir, en un                                                  as de investigación en pacientes
veneno.                                                                          con diabetes tipo 1, caracterizada
  – Fortalecer y estimular la pro- Alteraciones hepáticas                        por una pérdida completa de las
tección natural del sistema inmu-                                                células betapancreáticas. Mientras
nitario contra las células anormales A pesar de los problemas técnicos,          la primera se basa en la modifica-
incrementando el carácter extraño existen protocolos clínicos aproba-            ción de la respuesta anómala del
de estas células, potenciando los dos para la transferencia ex vivo de           sistema inmunitario, la segunda
mecanismos del sistema inmunita- genes al hígado, para el tratamien-             intenta aumentar el número de
rio o modificando las células can- to de la insuficiencia hepática               células capaces de secretar insuli-
cerígenas para hacerlas más sus- aguda e hipercolesterolemia fami-               na. Entre las vías de actuación
ceptibles a su destrucción.          liar (tabla 1). Los experimentos            sobre la respuesta autoinmunitaria
  – Cambio del fenotipo de las con ratones transgénicos, bioquí-                 destacan:
células cancerígenas, bien inhi- mica y fenotípicamente modifica-
biendo la expresión de oncogenes o dos han permitido evaluar la efica-             – Inhibición de moléculas impli-
aumentando la de genes supresores cia terapéutica de la transferencia            cadas en el desarrollo de la diabe-
de tumores, como el p53 que apa- génica somática de vectores adeno-              tes tipo 1 como interleucina 1beta,
rece mutado en un alto porcentaje virales de la ornitina transcarbami-           factor de necrosis tumoral alfa,
de tumores, o introduciendo lasa (OTC), beta-galactosidasa y                     interferón gamma, interleucina 6
«genes suicidas» en células tumo- alfa1-antitripsina humana. Una de              y óxido nítrico.
rales.                               las vías para restituir la funcionali-        – Estimular la expresión de inter-
  – Protección de las células nor-                                               leucina 4 con el fin de prevenir el
males de los efectos de la quimio-                                               proceso de inflamación previo a la
terapia o radioterapia.                                                          destrucción de las células beta.
  – Incremento de la cantidad y             La TG mantiene                         – Inhibición de la interacción de
citotoxicidad específica de los lin-       abiertas dos líneas                   moléculas Fas/Fas-L.
focitos que reaccionan con las célu-                                               – Producción local, en células
las tumorales.                            de investigación en                    beta genéticamente modificadas,
                                          pacientes con diabetes                 de moléculas anti-CD40-ligando,
  Las primeras aproximaciones                                                    una proteína que desempeña un
utilizaban el marcaje de linfocitos        tipo 1, caracterizada                 papel clave en la activación de los
de infiltración tumoral para seguir          por una pérdida                     linfocitos T.
el progreso del tratamiento contra
el melanoma maligno. En 1990, se          completa de las células                  Con el fin de aumentar el núme-
obtuvo la aprobación definitiva              betapancreáticas                    ro de células beta, la TG ha cen-
para una aplicación de TG a                                                      trado sus esfuerzos en generar
pacientes con casos avanzados de                                                 células no-beta capaces de secretar
melanoma basada en experimentos                                                  insulina en respuesta a las concen-
ex vivo con linfocitos de infiltra-      dad del hígado cirrótico se enfoca      traciones de glucosa. El tipo celu-
ción tumoral (TIL) procedentes de        en la degradación del exceso de         lar donde se han obtenido resulta-
los tumores de pacientes con mela-       acumulación de proteínas de la          dos más interesantes y que ha
noma. Los TIL fueron introducidos        matriz extracelular, principalmen-      generado mayores expectativas es
en una solución de interleucina-2,       te colágena tipo I en el parénqui-      el hepatocito. Los hepatocitos pre-
una sustancia natural que potencia       ma hepático. La metaloproteasa de       sentan la capacidad de captar la
su efecto destructor, y posterior-       matriz-8 o colagenasa de neutrófi-      concentración extracelular de glu-
mente expuestos a retrovirus que         los de humano es una buena candi-       cosa, ya que comparten con las
codificaban para el factor de necro-     data para ser sobreexpresada. Otra      células beta algunos de los compo-
sis tumoral, una proteína que            aproximación, en hígados cirróti-       nentes naturales del sistema de
interfiere con el suministro de san-     cos, la constituye el gen del activa-   detección de glucosa, como la glu-
gre al tumor y debilita las células      dor del plasminógeno urocinasa          cocinasa y GLUT-2. Los hepatoci-
tumorales. Los TIL activados se          humano modificado. Su inserción         tos modificados son capaces de
hospedarían en los tumores atacan-       mediante un vector adenoviral           producir insulina con la actividad
do las células cancerosas y, a la vez,   induce la degradación del exceso        biológica y funcional similar a la
146 OFFARM                                                                                  VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003
GENÉTICA



Tabla 2. Enfermedades hereditarias que pueden ser consideradas como primeras candidatas a ser tratadas por medio
de la terapia génica

 Enfermedad                Producto normal del gen defectuoso                 Células a modificar por la TG
 Inmunodeficiencia         Enzima adenosin desaminasa (ADA)                   Células de la médula ósea o linfocitos T
 combinada grave (SCID)
 (niños burbuja)
 Hemoglobinopatías         b-globina de la hemoglobina                        Células de la médula ósea
 (talasemias)
 Hemofilia A               Factor VIII de coagulación                         Células del hígado o fibroblastos
 Hemofilia B               Factor IX de coagulación                           Células del hígado o fibroblastos
 Hipercolesterolemia       Receptor del hígado para lipoproteínas             Células del hígado
 familiar                  de baja densidad (LDL)
 Enfisema hereditario      a-1-antitripsina (producto hepático que protege    Células del pulmón o del hígado
                           los pulmones de la degradación enzimática)
 Fibrosis quística         Producto del gen CFTR que mantiene libre           Células del pulmón
                           de mucus los tubos aéreos de los pulmones
 Distrofia muscular        Distrofina (componente estructural del músculo)    Células musculares
 de Duchenne



de la molécula producida por el        esencial en el sistema sensor de        confirió protección a los cultivos
páncreas. No obstante, debido a        glucosa, tanto de la célula beta        frente a estímulos citotóxicos
que las células del hígado presen-     como en el hígado, modificó las         como el fragmento 25-35 del pép-
tan diferente sensibilidad a la        características propias del hígado y    tido betaamiloide. También se ha
glucosa que el páncreas, las ciné-     adquirió las de la célula beta.         analizado a pacientes en las pri-
ticas (los ascensos y descensos) de                                            meras etapas de la enfermedad,
producción de la insulina obteni-                                              con la implantación de células
das son muy diferentes a las de la                                             cutáneas a las que previamente se
insulina nativa producida por el                                               les ha introducido el gen del fac-
páncreas, y el control de la gluco-                                            tor de crecimiento neurológico
sa en sangre no resulta óptimo.                                                (NGF) que ha mostrado resulta-
La introducción del gen PDX-1,             En la enfermedad                    dos positivos en el deterioro cere-
implicado en las primeras fases           de Parkinson, la TG                  bral en monos viejos.
de formación y desarrollo del                                                    Otras patologías como la enfer-
páncreas, y en el control de la             ha sido llamada                    medad de Parkinson, en la que la
expresión del gen de la insulina            el «tercer paso»,                  relación con los factores genéticos
en células beta maduras, ha resul-                                             es menos clara, representan un
tado suficiente para que el hígado     tras la terapia sustitutiva             mayor desafío. En esta enferme-
de los ratones produzca insulina,            con la levodopa                   dad, la TG ha sido llamada el
lo que ha permitido un descenso            y los implantes de                  «tercer paso», tras la terapia susti-
de las concentraciones de glucosa                                              tutiva con la levodopa y los
de los animales a los que se les        células dopaminérgicas                 implantes de células dopaminérgi-
había inducido la diabetes                                                     cas. Así, las células hiperactivas
mediante el agente químico                                                     del núcleo subtalámico son consi-
estreptozotocina.                                                              deradas como células diana para la
  Una segunda aproximación es la                                               inserción del gen de la descarboxi-
modificación de hepatocitos para       Enfermedades                            lasa glutámica ácida (GAD), res-
que pierdan sus características y      neurodegenerativas                      ponsable de la producción del neu-
adquieran propiedades de las célu-                                             rotransmisor inhibitorio GABA,
las beta. Así, en células de hígado    Se han realizado también aproxi-        obteniéndose como resultado un
de animales de experimentación en      maciones de TG en el tratamiento        funcionamiento más normal de la
las que se han introducido dos         de la enfermedad de Alzheimer en        actividad de la red cerebral. Tam-
genes (Neurod y Btc), se ha obser-     humanos. En cultivos primarios          bién se han realizado aproximacio-
vado que en una proporción de          de neuronas piramidales de hipo-        nes de TG ex vivo, con trasplantes de
ellas aparece una trasformación        campo de rata se ha sobreexpresa-       células capaces de producir dopami-
que inducía la neogénesis de islo-     do la proteína calbindina D28K,         na o de secretar factores de creci-
tes, produciéndose no sólo insuli-     obteniéndose altos rendimientos.        miento o neurotrofinas (BDNF,
na, sino el resto de las hormonas      Esta proteína es capaz de unirse al     GDNF) que actúan como agentes
(glucagón, somatostatina y poli-       ion calcio modulando sus concen-        neurotróficos, activando rutas de
péptido pancreático). Además, la       traciones citoplasmáticas. La           supervivencia celular en las neuro-
sobreexpresión de glucocinasa,         sobreexpresión de esta proteína         nas afectadas.
148 OFFARM                                                                                 VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003
GENÉTICA



  Utilizando un virus de inmuno-       Sida                                    Arterosclerosis
deficiencia felino sobre un modelo
animal de una enfermedad lisoso-       Se han realizado aproximaciones,        Recientemente se ha abierto la
mal humana, la enfermedad de           tanto in vivo como ex vivo, en el       posibilidad de aplicar la TG a
Sly, con déficit de enzima beta-       sida, mediante el empleo de vecto-      patologías como la arteriosclerosis.
glucuronidasa que cursa con dete-      res retrovirales portadores de genes    La administración, mediante caté-
rioro neurológico progresivo, pre-     de la cápside o la envoltura del        teres espaciales, en la arteria poplí-
sentó, por primera vez en este tipo    VIH, como la glicoproteína 120,         tea de la extremidad afectada por
de investigaciones, no sólo la pre-    siendo los linfocitos T las células     mal riego sanguíneo de genes que
vención del progreso neurológico,      diana. Los glóbulos blancos modi-       expresaban el factor de crecimien-
sino también la restauración de las    ficados reconocen las células infec-    to vascular endotelial, ha sido con-
capacidades previas mentales de        tadas por el VIH y las eliminan,        siderada un éxito parcial. Aunque
los animales.                          tanto en las primeras etapas de la      los resultados iniciales no han sido
  Como último ejemplo de las           infección como al cabo de largos        del todo buenos (ya que tan «sólo»
enfermedades neurodegenerativas        tratamientos antivirales. En los        consiguieron evitar la amputación
en las que se han llevado a cabo       primeros ensayos clínicos estas         de la pierna gangrenada durante
diversas aproximaciones de TG,         células pueden eliminarlo de            varias semanas), sí consiguieron
citaremos las ataxias, en las que se   manera tan eficaz como lo harían        revascularizar la extremidad.
ha utilizado como vector un VIH        los linfocitos T atacados por el
atenuado capaz de alcanzar los gan-    virus, es más, éstas son capaces de
glios dorsales medulares, una de las   atacar eficazmente a varios mutan-      Disfunción eréctil e infertilidad
áreas más afectadas en la ataxia de    tes del VIH.
Friedreich. Se ha planteado el uso                                             La sobreexpresión de factores de cre-
de moléculas, como el factor de                                                cimiento antes de una prostatecto-
crecimiento insulínico-1 (IGF-I),                                              mía radical podría ayudar a reparar
que retrasen la muerte celular                                                 el nervio cavernoso y, de esta mane-
observada, planteándose la posibi-                                             ra, se podría minimizar la disfun-
lidad de la regeneración neuronal      La TG viene a aumentar                  ción eréctil neuropática y preservar
mediante el uso de células madre.        el abanico terapéutico                la capacidad de erección. En ratas, la
                                                                               técnica alcanza tasas de éxito de
                                              disponible en                    entre el 70 y el 85%. Las técnicas
Ceguera                                      la actualidad en                  de TG han sido también empleadas
                                       la insuficiencia cardíaca,              para revertir la infertilidad en rato-
Se han realizado estudios en un                                                nes machos, que se convirtieron en
tipo de ceguera total, acompañada        abriendo las puertas a                fértiles sin que el gen o el vector
de degeneración de la retina, que        un nuevo tratamiento                  lentiviral introducido se transmitie-
se relaciona con mutaciones en el                                              se a su descendencia. Los ratones
gen RPE95. En modelos experi-            que tiene como diana                  tratados presentaban dificultad en la
mentales, la administración direc-     a la proteína fosfolamban               formación de células espermáticas
ta en la retina de un virus portador                                           debido a ciertas mutaciones en el
del gen funcional es capaz de                                                  gen KL2 de sus células de Sertoli.
impedir la degeneración y permite
que la actividad eléctrica de esta
estructura ocular sea comparable a     Insuficiencia cardíaca                  Dolor
la que se observa en animales
sanos. Los resultados de este estu-    La TG viene a aumentar el abanico       Por último, la TG ha realizado
dio constituyen el primer éxito        terapéutico disponible en la actua-     incursiones en el campo del dolor.
para prevenir la ceguera en un         lidad en la insuficiencia cardíaca,     Así, la expresión de forma continua-
mamífero y tienen una importan-        abriendo las puertas a un nuevo         da de preproencefalina en neuronas
cia adicional, si consideramos que     tratamiento que tiene como diana        sensitivas abre las puertas a aplica-
las mutaciones del gen RPE95 se        a la proteína fosfolamban. Indivi-      ciones clínicas en el tratamiento del
observan en el humano en la            duos con insuficiencia cardíaca         dolor asociado al cáncer, artritis,
ceguera congénita conocida como        presentan alteraciones en la regu-      angina y neuropatías periféricas. La
amaurosis de Leber. Por otro lado,     lación de esta proteína. La sobreex-    TG, al ser específica, permite que la
la manipulación genética de célu-      presión, mediante un virus adeno-       liberación de sustancias analgésicas
las de la córnea ex vivo puede ser,    asociado, de una forma mutada del       se produzca tan sólo en los lugares
en el futuro, una solución frente a    gen de la fosfolamban bloquea a la      de la hiperestimulación, evitando la
la incompatibilidad y el rechazo       proteína nativa. En estos casos se      aparición de efectos secundarios de
observado en algunos trasplantes       utilizó un catéter, similar al utili-   los narcóticos como la confusión
de córnea. Hasta ahora, los experi-    zado en la actualidad para practi-      mental y el letargo.
mentos realizados en animales han      car angioplastias, para transportar       Aunque en este trabajo hemos
sido un éxito.                         el virus hasta el lugar de acción.      dado una visión de la TG sólo en el
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GENÉTICA



tratamiento de enfermedades hereditarias, la ingeniería
genética desde su inicio se ha utilizado para sintetizar,
y en algunos casos liberar, proteínas con fines terapéu-
ticos. La modificación genética de vegetales y animales
permite, no sólo mejorar sus rendimientos o resisten-
cias frente a plagas o inclemencias naturales, sino tam-
bién la producción de proteínas de interés farmacéuti-
co. Así, los animales transgénicos constituyen una
alternativa tremendamente interesante para la indus-
tria farmacéutica. Las granjas transgénicas farmacéuti-
cas empiezan a ser realidad y las principales compañías
del mercado biotecnológico ya han puesto en marcha,
de forma experimental, la obtención de proteínas forá-
neas (alfa1-antitripsina, fibrinógeno, lipasas BGL, lac-
toferrina) de la leche de rebaños transgénicos, y
comienzan a ser realidad las patatas transgénicas que
inmunizan contra el cólera o diarreas bacterianas, y el
arroz, capaz de producir provitamina A, con la que se
pretende evitar los problemas de ceguera asociados a
dietas basadas en este cereal.
  Este artículo nos ha dado una idea global de cómo la
TG se erige en la actualidad farmacológica como una de
las formas más prometedoras de terapéutica. Si bien la
TG ha abierto nuevas perspectivas al tratamiento de
muchas enfermedades, ésta no es una técnica generali-
zable o la panacea para todas las enfermedades, por lo
que tendrá que limitarse, ya que el éxito de su aplica-
ción no reside en la técnica, sino en la enfermedad
misma. s




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  • 1. ÁMBITO FARMACÉUTICO GENÉTICA Aplicaciones de la terapia génica JUANA ROZALÉNa, FRANCISCO J. FERNÁNDEZ GÓMEZb, VALENTÍN CEÑAc y JOAQUÍN JORDÁNd a Licenciada en Químicas. b Licenciado en Farmacia. c Catedrático de Farmacología de la UCLM. d Profesor titular de Farmacología de la UCLM. Centro Regional de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Castilla-La Mancha. Terapia génica (TG) es la parte de la terapéutica que utiliza material genético en el tratamiento de enfermedades; intenta modular la función celular, pudiendo corregir la deficiencia causada por la pérdida o alteración de un gen al modificar la expresión de proteínas. Así, secuencias codificadoras de proteínas, sondas antisentido, ADN triples y ribozomas pueden ser considerados los fármacos de la TG. Los problemas más importantes con los que se encuentra este conjunto de técnicas son de distribución de estos «fármacos», es decir, la transferencia de este material a las células diana. L a TG requiere, en primer lugar, la identificación del gen o grupo de genes que causan la Aunque no conocemos con certe- za el número exacto de genes humanos, es, sin duda, inferior a ofrecer una cantidad masiva de información. Será necesario un tiempo de interpretación y traduc- alteración a subsanar, su aislamien- los 100.000 que se esperaban y, ción de la secuencia de ADN a su to y clonación. Es en este contexto todavía en las aproximaciones rea- función biológica, lo que hace que donde emerge con luz propia una lizadas por los investigadores, su conocimiento constituya tan de las mayores aventuras de la bio- resultan cifras bastantes variables. sólo el inicio, y no el final, de un logía humana, el proyecto genoma La última aproximación realizada a camino denominado proteonómica. humano (PGH), entendiendo por través del programa bioinformático Durante este trabajo vamos a genoma humano a la totalidad de First Exon Finder, da una cifra de describir algunas de las aplicacio- la información genética contenida unos 56.000 genes. Sin embargo, nes que se han realizado dentro de en las células humanas, tanto en el la cartografía y secuenciación del la TG y las vamos a poder agrupar núcleo como en las mitocondrias. genoma humano tan sólo nos va a dependiendo del tipo de célula 142 OFFARM VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003
  • 2. GENÉTICA diana en germinal o somática; de gran número de enfermedades indefensos frente a la más leve las estrategias ex vivo e in vivo, y de monogénicas causadas por el infección, viéndose abocados a las aproximaciones en aditiva y defecto de un solo gen cuyo tipo vivir en el interior de una burbuja sustitutiva. Así pues, cuando la de herencia sigue las pautas mende- estéril («niños burbuja») a la espe- TG es aplicada sobre células ger- lianas. Es en este tipo de enfermeda- ra de un trasplante de médula minales, espermatozoides u óvulos, des donde la TG supone la vía más ósea. La corrección génica de un origina un cambio permanente en esperanzadora al éxito, ya sea curan- pequeño número de células permi- todo el organismo y en los futuros do el gen defectuoso en el tejido te recuperar toda su fuerza y repo- descendientes del individuo. Su que normalmente lo expresa o blar toda la parte del órgano que aplicación en seres humanos es suministrando a un tejido conve- falla. En 1990, se aprobó en Esta- fuente de gran controversia debido niente un gen funcional que desem- dos Unidos el primer ensayo clíni- a los problemas éticos que supone. peñe las funciones del defectuoso co de auténtica TG. Se trataba de Por el contrario, el uso de la TG sin eliminarlo, como ya hemos introducir el gen que codifica para en células somáticas o no germina- explicado anteriormente (tabla 2). la enzima adenosina desaminasa en les sólo afecta al individuo tratado A finales de la década de los niños que presentaban una inmu- y las modificaciones no son here- ochenta, se consideraban alteracio- nodeficiencia combinada grave. dadas por su descendencia. nes idóneas para el tratamiento Un año después, se autorizó el Tanto en la estrategia ex vivo, génico de la enfermedad de Lesch- mismo tipo de ensayo en Italia, y donde las células diana son extraí- Nyhan, provocada por la ausencia en 1995 los dos grupos de investi- das y reimplantadas en el mismo de la enzima hipoxantina-guanina gación publicaban los resultados paciente tras haber sido modifica- fosforribosil transferasa, e inmuno- de su experimentación clínica das en el laboratorio, o en la in deficiencias como la PNP, provo- poniendo de manifiesto la eficacia vivo, donde la administración del cadas por la carencia de una purina de la técnica de TG ex vivo en los gen corrector se realiza directa- nucleósido fosforilasa o la inmuno- «niños burbuja». mente al paciente, la TG utiliza deficiencia combinada grave o A principios del año 2000, dos aproximaciones: aditiva y sus- «niños burbuja», que presentan investigadores franceses pusieron a titutiva. En la TG aditiva, más una falta de la enzima adenosina punto con éxito un método de TG utilizada y avanzada, el gen es desaminasa. que trata la inmunodeficiencia incorporado con sus propios ele- Actualmente, se ha ampliado el combinada grave X-1 en el hom- mentos de regulación, mientras número de afecciones a ser tratadas bre. Dos lactantes de 8 y 11 meses que en la TG sustitutiva el gen es mediante TG. Tan sólo las muta- recibieron una copia normal del mantenido en su contexto natural, ciones puntuales en el genoma gen defectuoso y, tras once meses sometido a sus controles normales mitocondrial son causa de más de desde su aplicación, los bebés pre- de expresión. La TG aditiva ve 50 patologías en humanos, entre sentaron un sistema inmunitario comprometida su relativa alta efi- las que resaltamos algunas encefa- normal y sin efectos secundarios. cacia por la complejidad de dotar lomiopatías, acidosis láctica, la En este caso, los investigadores al gen terapéutico de un control neuropatía óptica hereditaria de recolectaron médula ósea de los adecuado de expresión y por el Leber, miopatía, debilidad neuro- pacientes con el fin de extraer riesgo de que la recombinación del génica de músculo, ataxia, retinitis células progenitoras hematopoyé- material genético dé resultados no pigmentosa y un largo etcétera. En ticas e infectarlas con un retrovirus deseados como la mutagénesis ellas, basta la expresión leve de la portador del gen de reemplazo. insercional. forma correcta de los productos Transcurridos tres días de infec- En la elección de la célula blanco génicos alterados para corregir la ción repetida, los científicos tras- de la transferencia génica debe patología. Unos valores ligeramen- plantaron las nuevas células a los tenerse en cuenta la finalidad del te superiores de éstos no parecen pacientes y, en tan sólo 15 días, se tratamiento, desde la corrección de tener consecuencias negativas. Sir- detectaron nuevas células portado- un defecto en una población gene- van como ejemplo las afecciones ras de la versión correcta del gen y ral celular (como en la talasemia) que a continuación detallamos. un importante crecimiento de hasta la producción, a partir de las células inmunitarias plenamente células transducidas, de una prote- funcionales y diversificadas. Hoy ína de secreción para la corrección Inmunodeficiencia combinada día, se mantienen abiertas varias de un defecto sistémico, como en grave líneas, en todas ellas el gen a trans- las hemofilias. Entre las células ducir sigue siendo la adenosina más frecuentemente utilizadas des- En la inmunodeficiencia combina- desaminasa y el vector utilizado, los tacan los fibroblastos de la piel y da grave se ha descrito un defecto retrovirus. Las diferencias estriban los linfocitos infiltrantes en tejidos en el gen que codifica una parte de en el tipo de célula diana, así como y, como órgano diana, el hígado. un receptor celular que envía las en las vías de administración. Hasta el presente se han descrito señales a los progenitores de las El dominio adquirido en los unas 4.000 enfermedades heredita- células T y NK. Sin este gen las trasplantes de médula ósea y la rias, muchas de las cuales no están células no se desarrollan, no crecen capacidad que tienen las células todavía caracterizadas molecular- y tampoco proliferan, lo que hace primordiales hematopoyéticas para mente. En ellas se encuentra un que los pacientes se encuentren reconstituir totalmente la médula VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003 OFFARM 143
  • 3. GENÉTICA Tabla 1. Protocolos de terapia génica aprobados por el RAC en Estados Unidos Enfermedad Gen suministrado Tejido diana Vector Enfermedades hereditarias Enfisema pulmonar Alfa-1-antitripsina Tracto respiratorio Liposomas Fibrosis quística CFTR Tracto respiratorio – Adenovirus AAV – Liposomas Hipercolesterolemia familiar Receptor LMW de lipoproteínas Hepatocitos Retrovirus Inmunodeficiencia combinada Adenosina desaminasa – Linfocitos Retrovirus grave («niños burbuja») – Células progenitoras hematopoyéticas Enfermedades adquiridas Sida (infección por VIH) – Ribozimas Linfocitos Retrovirus – ARN antisentido – Anticuerpos Restenosis (arterias periféricas) Factor tumoral de angiogénesis Células endoteliales Plásmidos Cáncer – Genes supresores de tumores – Pulmón – Retrovirus – HTK-ganciclovir – Hígado – Adenovirus – Factor de necrosis tumoral – Cerebro – Retrovirus – Interferón (gamma) – TIL – Retrovirus – Melanoma – Retrovirus ósea hacen del sistema hematopo- respectivamente. En ellas se han zado estudios utilizando liposomas yético un candidato idóneo para el realizado aproximaciones utilizando y adenovirus como vectores. Los tratamiento génico en algunas el transgén de estos factores y vec- riesgos de toxicidad parecen descar- hemoglobinopatías (talasemias), tores retroviales, adenovirus, virus tados en los primeros intentos y deficiencias de adhesión leucocita- adenoasociados y ADN desnudo basta algo tan sencillo como un ria y enfermedades de depósito administrados por vías comunes inhalador para conseguir la expre- lisosomal (enfermedad de Gau- como la subcutánea, intramuscular, sión del gen y aliviar en un 30% cher). Las hemoglobinopatías intrahepática, intraperitoneal, o los síntomas de la enfermedad. representan uno de los trastornos intravenosa. genéticos más frecuente en huma- Los vectores actúan como un libe- nos. Una aproximación es la expre- rador de los factores a las células Distrofia muscular Duchenne sión regulada del gen de la globi- musculares del paciente, donde na, para lo que se ha utilizado vec- producirán continuamente este fac- En un avance significativo hacia tores retrovirales. La enfermedad tor. Valores equilibrados de éstos en un tratamiento para la distrofia de Gaucher es una enfermedad el flujo sanguíneo reducirán sustan- muscular de Duchenne (DMD), autosómica recesiva, producida por cialmente los episodios de hemorra- investigadores han usado TG para el derivado proteico de un gen que gias espontáneas y la necesaria infu- proteger músculos respiratorios codifica la enzima glucocerebrosi- sión de estas proteínas en los vitales en ratones con la enferme- dasa. Aunque el trasplante alogé- pacientes de este tipo de hemofilia. dad, debido a que la mayor causa nico de médula ósea ha corregido de muerte en la DMD es el dete- la enfermedad en algunos pacien- rioro del diafragma. La nueva tes, en la actualidad se están lle- Fibrosis quística investigación ha demostrado por vando a cabo estudios de trasferen- primera vez cómo el diafragma cia génica retroviral del gen de la En la fibrosis quística se ha obser- puede ser rescatado por medio de glucocerebrosidasa en células vado un defecto en el gen que codi- la inyección intravenosa con el gen madre de ratón, seguida de la fica para el canal de cloro conocido de la distrofina, que es defectuoso expresión proteica en macrófagos como CFTR, que resulta en un en las personas con DMD. Des- diferenciados a partir de células transporte anormal de electrólitos pués del tratamiento, el músculo madre transducidas. en las glándulas exocrinas y condu- del diafragma del ratón mostró ce a una enfermedad crónica obs- una expresión estable del gen de la tructora de los pulmones, insufi- distrofina durante seis meses. Hemofilia ciencia pancreática exocrina y aumento de la cantidad de electró- La TG está resultando también efi- litos en el sudor. Utilizando como Cáncer caz en casos de hemofilia «A» y transgén el gen de CFTR y como «B» donde se encuentran alterados células diana las células del epitelio En el cáncer las líneas de investi- los factores coagulantes VIII y IX, del tracto respiratorio, se han reali- gación, tanto preclínicas como clí- 144 OFFARM VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003
  • 4. GENÉTICA nicas dentro de la TG, pueden ser liberando el factor antitumoral de matriz extracelular y estimula agrupadas en varias estrategias: para ayudar a exterminarlos. Sin la proliferación de hepatocitos, embargo, esta aproximación pre- logrando un rápido restableci- – Destrucción de las células senta problemas debido a que los miento de la funcionalidad del tumorales mediante la expresión linfocitos modificados pueden hígado. de productos tóxicos, o, en su quedar atrapados en el hígado, defecto, enzimas capaces de activar bazo y pulmones, y la expresión no profármacos, como puede ser por regulada en estos órganos del fac- Diabetes la sobreexpresión de la enzima tor de necrosis tumoral puede ori- tiroxina cinasa que transforma un ginar procesos tóxicos secundarios. La TG mantiene abiertas dos líne- profármaco, el aciclovir, en un as de investigación en pacientes veneno. con diabetes tipo 1, caracterizada – Fortalecer y estimular la pro- Alteraciones hepáticas por una pérdida completa de las tección natural del sistema inmu- células betapancreáticas. Mientras nitario contra las células anormales A pesar de los problemas técnicos, la primera se basa en la modifica- incrementando el carácter extraño existen protocolos clínicos aproba- ción de la respuesta anómala del de estas células, potenciando los dos para la transferencia ex vivo de sistema inmunitario, la segunda mecanismos del sistema inmunita- genes al hígado, para el tratamien- intenta aumentar el número de rio o modificando las células can- to de la insuficiencia hepática células capaces de secretar insuli- cerígenas para hacerlas más sus- aguda e hipercolesterolemia fami- na. Entre las vías de actuación ceptibles a su destrucción. liar (tabla 1). Los experimentos sobre la respuesta autoinmunitaria – Cambio del fenotipo de las con ratones transgénicos, bioquí- destacan: células cancerígenas, bien inhi- mica y fenotípicamente modifica- biendo la expresión de oncogenes o dos han permitido evaluar la efica- – Inhibición de moléculas impli- aumentando la de genes supresores cia terapéutica de la transferencia cadas en el desarrollo de la diabe- de tumores, como el p53 que apa- génica somática de vectores adeno- tes tipo 1 como interleucina 1beta, rece mutado en un alto porcentaje virales de la ornitina transcarbami- factor de necrosis tumoral alfa, de tumores, o introduciendo lasa (OTC), beta-galactosidasa y interferón gamma, interleucina 6 «genes suicidas» en células tumo- alfa1-antitripsina humana. Una de y óxido nítrico. rales. las vías para restituir la funcionali- – Estimular la expresión de inter- – Protección de las células nor- leucina 4 con el fin de prevenir el males de los efectos de la quimio- proceso de inflamación previo a la terapia o radioterapia. destrucción de las células beta. – Incremento de la cantidad y La TG mantiene – Inhibición de la interacción de citotoxicidad específica de los lin- abiertas dos líneas moléculas Fas/Fas-L. focitos que reaccionan con las célu- – Producción local, en células las tumorales. de investigación en beta genéticamente modificadas, pacientes con diabetes de moléculas anti-CD40-ligando, Las primeras aproximaciones una proteína que desempeña un utilizaban el marcaje de linfocitos tipo 1, caracterizada papel clave en la activación de los de infiltración tumoral para seguir por una pérdida linfocitos T. el progreso del tratamiento contra el melanoma maligno. En 1990, se completa de las células Con el fin de aumentar el núme- obtuvo la aprobación definitiva betapancreáticas ro de células beta, la TG ha cen- para una aplicación de TG a trado sus esfuerzos en generar pacientes con casos avanzados de células no-beta capaces de secretar melanoma basada en experimentos insulina en respuesta a las concen- ex vivo con linfocitos de infiltra- dad del hígado cirrótico se enfoca traciones de glucosa. El tipo celu- ción tumoral (TIL) procedentes de en la degradación del exceso de lar donde se han obtenido resulta- los tumores de pacientes con mela- acumulación de proteínas de la dos más interesantes y que ha noma. Los TIL fueron introducidos matriz extracelular, principalmen- generado mayores expectativas es en una solución de interleucina-2, te colágena tipo I en el parénqui- el hepatocito. Los hepatocitos pre- una sustancia natural que potencia ma hepático. La metaloproteasa de sentan la capacidad de captar la su efecto destructor, y posterior- matriz-8 o colagenasa de neutrófi- concentración extracelular de glu- mente expuestos a retrovirus que los de humano es una buena candi- cosa, ya que comparten con las codificaban para el factor de necro- data para ser sobreexpresada. Otra células beta algunos de los compo- sis tumoral, una proteína que aproximación, en hígados cirróti- nentes naturales del sistema de interfiere con el suministro de san- cos, la constituye el gen del activa- detección de glucosa, como la glu- gre al tumor y debilita las células dor del plasminógeno urocinasa cocinasa y GLUT-2. Los hepatoci- tumorales. Los TIL activados se humano modificado. Su inserción tos modificados son capaces de hospedarían en los tumores atacan- mediante un vector adenoviral producir insulina con la actividad do las células cancerosas y, a la vez, induce la degradación del exceso biológica y funcional similar a la 146 OFFARM VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003
  • 5. GENÉTICA Tabla 2. Enfermedades hereditarias que pueden ser consideradas como primeras candidatas a ser tratadas por medio de la terapia génica Enfermedad Producto normal del gen defectuoso Células a modificar por la TG Inmunodeficiencia Enzima adenosin desaminasa (ADA) Células de la médula ósea o linfocitos T combinada grave (SCID) (niños burbuja) Hemoglobinopatías b-globina de la hemoglobina Células de la médula ósea (talasemias) Hemofilia A Factor VIII de coagulación Células del hígado o fibroblastos Hemofilia B Factor IX de coagulación Células del hígado o fibroblastos Hipercolesterolemia Receptor del hígado para lipoproteínas Células del hígado familiar de baja densidad (LDL) Enfisema hereditario a-1-antitripsina (producto hepático que protege Células del pulmón o del hígado los pulmones de la degradación enzimática) Fibrosis quística Producto del gen CFTR que mantiene libre Células del pulmón de mucus los tubos aéreos de los pulmones Distrofia muscular Distrofina (componente estructural del músculo) Células musculares de Duchenne de la molécula producida por el esencial en el sistema sensor de confirió protección a los cultivos páncreas. No obstante, debido a glucosa, tanto de la célula beta frente a estímulos citotóxicos que las células del hígado presen- como en el hígado, modificó las como el fragmento 25-35 del pép- tan diferente sensibilidad a la características propias del hígado y tido betaamiloide. También se ha glucosa que el páncreas, las ciné- adquirió las de la célula beta. analizado a pacientes en las pri- ticas (los ascensos y descensos) de meras etapas de la enfermedad, producción de la insulina obteni- con la implantación de células das son muy diferentes a las de la cutáneas a las que previamente se insulina nativa producida por el les ha introducido el gen del fac- páncreas, y el control de la gluco- tor de crecimiento neurológico sa en sangre no resulta óptimo. (NGF) que ha mostrado resulta- La introducción del gen PDX-1, En la enfermedad dos positivos en el deterioro cere- implicado en las primeras fases de Parkinson, la TG bral en monos viejos. de formación y desarrollo del Otras patologías como la enfer- páncreas, y en el control de la ha sido llamada medad de Parkinson, en la que la expresión del gen de la insulina el «tercer paso», relación con los factores genéticos en células beta maduras, ha resul- es menos clara, representan un tado suficiente para que el hígado tras la terapia sustitutiva mayor desafío. En esta enferme- de los ratones produzca insulina, con la levodopa dad, la TG ha sido llamada el lo que ha permitido un descenso y los implantes de «tercer paso», tras la terapia susti- de las concentraciones de glucosa tutiva con la levodopa y los de los animales a los que se les células dopaminérgicas implantes de células dopaminérgi- había inducido la diabetes cas. Así, las células hiperactivas mediante el agente químico del núcleo subtalámico son consi- estreptozotocina. deradas como células diana para la Una segunda aproximación es la inserción del gen de la descarboxi- modificación de hepatocitos para Enfermedades lasa glutámica ácida (GAD), res- que pierdan sus características y neurodegenerativas ponsable de la producción del neu- adquieran propiedades de las célu- rotransmisor inhibitorio GABA, las beta. Así, en células de hígado Se han realizado también aproxi- obteniéndose como resultado un de animales de experimentación en maciones de TG en el tratamiento funcionamiento más normal de la las que se han introducido dos de la enfermedad de Alzheimer en actividad de la red cerebral. Tam- genes (Neurod y Btc), se ha obser- humanos. En cultivos primarios bién se han realizado aproximacio- vado que en una proporción de de neuronas piramidales de hipo- nes de TG ex vivo, con trasplantes de ellas aparece una trasformación campo de rata se ha sobreexpresa- células capaces de producir dopami- que inducía la neogénesis de islo- do la proteína calbindina D28K, na o de secretar factores de creci- tes, produciéndose no sólo insuli- obteniéndose altos rendimientos. miento o neurotrofinas (BDNF, na, sino el resto de las hormonas Esta proteína es capaz de unirse al GDNF) que actúan como agentes (glucagón, somatostatina y poli- ion calcio modulando sus concen- neurotróficos, activando rutas de péptido pancreático). Además, la traciones citoplasmáticas. La supervivencia celular en las neuro- sobreexpresión de glucocinasa, sobreexpresión de esta proteína nas afectadas. 148 OFFARM VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003
  • 6. GENÉTICA Utilizando un virus de inmuno- Sida Arterosclerosis deficiencia felino sobre un modelo animal de una enfermedad lisoso- Se han realizado aproximaciones, Recientemente se ha abierto la mal humana, la enfermedad de tanto in vivo como ex vivo, en el posibilidad de aplicar la TG a Sly, con déficit de enzima beta- sida, mediante el empleo de vecto- patologías como la arteriosclerosis. glucuronidasa que cursa con dete- res retrovirales portadores de genes La administración, mediante caté- rioro neurológico progresivo, pre- de la cápside o la envoltura del teres espaciales, en la arteria poplí- sentó, por primera vez en este tipo VIH, como la glicoproteína 120, tea de la extremidad afectada por de investigaciones, no sólo la pre- siendo los linfocitos T las células mal riego sanguíneo de genes que vención del progreso neurológico, diana. Los glóbulos blancos modi- expresaban el factor de crecimien- sino también la restauración de las ficados reconocen las células infec- to vascular endotelial, ha sido con- capacidades previas mentales de tadas por el VIH y las eliminan, siderada un éxito parcial. Aunque los animales. tanto en las primeras etapas de la los resultados iniciales no han sido Como último ejemplo de las infección como al cabo de largos del todo buenos (ya que tan «sólo» enfermedades neurodegenerativas tratamientos antivirales. En los consiguieron evitar la amputación en las que se han llevado a cabo primeros ensayos clínicos estas de la pierna gangrenada durante diversas aproximaciones de TG, células pueden eliminarlo de varias semanas), sí consiguieron citaremos las ataxias, en las que se manera tan eficaz como lo harían revascularizar la extremidad. ha utilizado como vector un VIH los linfocitos T atacados por el atenuado capaz de alcanzar los gan- virus, es más, éstas son capaces de glios dorsales medulares, una de las atacar eficazmente a varios mutan- Disfunción eréctil e infertilidad áreas más afectadas en la ataxia de tes del VIH. Friedreich. Se ha planteado el uso La sobreexpresión de factores de cre- de moléculas, como el factor de cimiento antes de una prostatecto- crecimiento insulínico-1 (IGF-I), mía radical podría ayudar a reparar que retrasen la muerte celular el nervio cavernoso y, de esta mane- observada, planteándose la posibi- ra, se podría minimizar la disfun- lidad de la regeneración neuronal La TG viene a aumentar ción eréctil neuropática y preservar mediante el uso de células madre. el abanico terapéutico la capacidad de erección. En ratas, la técnica alcanza tasas de éxito de disponible en entre el 70 y el 85%. Las técnicas Ceguera la actualidad en de TG han sido también empleadas la insuficiencia cardíaca, para revertir la infertilidad en rato- Se han realizado estudios en un nes machos, que se convirtieron en tipo de ceguera total, acompañada abriendo las puertas a fértiles sin que el gen o el vector de degeneración de la retina, que un nuevo tratamiento lentiviral introducido se transmitie- se relaciona con mutaciones en el se a su descendencia. Los ratones gen RPE95. En modelos experi- que tiene como diana tratados presentaban dificultad en la mentales, la administración direc- a la proteína fosfolamban formación de células espermáticas ta en la retina de un virus portador debido a ciertas mutaciones en el del gen funcional es capaz de gen KL2 de sus células de Sertoli. impedir la degeneración y permite que la actividad eléctrica de esta estructura ocular sea comparable a Insuficiencia cardíaca Dolor la que se observa en animales sanos. Los resultados de este estu- La TG viene a aumentar el abanico Por último, la TG ha realizado dio constituyen el primer éxito terapéutico disponible en la actua- incursiones en el campo del dolor. para prevenir la ceguera en un lidad en la insuficiencia cardíaca, Así, la expresión de forma continua- mamífero y tienen una importan- abriendo las puertas a un nuevo da de preproencefalina en neuronas cia adicional, si consideramos que tratamiento que tiene como diana sensitivas abre las puertas a aplica- las mutaciones del gen RPE95 se a la proteína fosfolamban. Indivi- ciones clínicas en el tratamiento del observan en el humano en la duos con insuficiencia cardíaca dolor asociado al cáncer, artritis, ceguera congénita conocida como presentan alteraciones en la regu- angina y neuropatías periféricas. La amaurosis de Leber. Por otro lado, lación de esta proteína. La sobreex- TG, al ser específica, permite que la la manipulación genética de célu- presión, mediante un virus adeno- liberación de sustancias analgésicas las de la córnea ex vivo puede ser, asociado, de una forma mutada del se produzca tan sólo en los lugares en el futuro, una solución frente a gen de la fosfolamban bloquea a la de la hiperestimulación, evitando la la incompatibilidad y el rechazo proteína nativa. En estos casos se aparición de efectos secundarios de observado en algunos trasplantes utilizó un catéter, similar al utili- los narcóticos como la confusión de córnea. Hasta ahora, los experi- zado en la actualidad para practi- mental y el letargo. mentos realizados en animales han car angioplastias, para transportar Aunque en este trabajo hemos sido un éxito. el virus hasta el lugar de acción. dado una visión de la TG sólo en el VOL 22 NÚM 10 NOVIEMBRE 2003 OFFARM 149
  • 7. GENÉTICA tratamiento de enfermedades hereditarias, la ingeniería genética desde su inicio se ha utilizado para sintetizar, y en algunos casos liberar, proteínas con fines terapéu- ticos. La modificación genética de vegetales y animales permite, no sólo mejorar sus rendimientos o resisten- cias frente a plagas o inclemencias naturales, sino tam- bién la producción de proteínas de interés farmacéuti- co. Así, los animales transgénicos constituyen una alternativa tremendamente interesante para la indus- tria farmacéutica. Las granjas transgénicas farmacéuti- cas empiezan a ser realidad y las principales compañías del mercado biotecnológico ya han puesto en marcha, de forma experimental, la obtención de proteínas forá- neas (alfa1-antitripsina, fibrinógeno, lipasas BGL, lac- toferrina) de la leche de rebaños transgénicos, y comienzan a ser realidad las patatas transgénicas que inmunizan contra el cólera o diarreas bacterianas, y el arroz, capaz de producir provitamina A, con la que se pretende evitar los problemas de ceguera asociados a dietas basadas en este cereal. Este artículo nos ha dado una idea global de cómo la TG se erige en la actualidad farmacológica como una de las formas más prometedoras de terapéutica. Si bien la TG ha abierto nuevas perspectivas al tratamiento de muchas enfermedades, ésta no es una técnica generali- zable o la panacea para todas las enfermedades, por lo que tendrá que limitarse, ya que el éxito de su aplica- ción no reside en la técnica, sino en la enfermedad misma. s Bibliografía general Blomberg P, Smith CE. Gene therapy of monogenic and cardiovascu- lar disorders. Expert Opin Biol Ther 2003;3(6):941-9. Fanning G, Amado R, Symonds G. Gene therapy for HIV/AIDS: the potential for a new therapeutic regimen. J Gene Med 2003;5(8):645-53. Howe S, Thrasher AJ. Gene therapy for inherited immunodefi- ciencies. Curr Hematol Rep 2003;2(4):328-34. Mochizuki H, Mizuno Y. Gene therapy for Parkinson’s disease. J Neural Transm Suppl 2003;(65):205-13. Nathwani AC, Nienhuis AW, Davidoff AM. Current status of gene therapy for hemophilia. Curr Hematol Rep 2003;2(4):319-27. Persons DA, Nienhuis AW. Gene therapy for the hemoglobin disorders. Curr Hematol Rep 2003;2(4):348-55. Prehn JH, Bindokas VP, Jordan J, Galindo MF, Ghadge GD, Roos RP, et al. Protective effect of transforming growth factor- beta 1 on beta-amyloid neurotoxicity in rat hippocampal neu- rons. Mol Pharmacol 1996;49(2):319-28. Romano G. Gene transfer in experimental medicine. Drug News Perspect 2003; 16(5):267-76. Rozalén J, Ceña V, Jordán J. (2203). Terapia génica. Vectores de expresión. OFFARM 200;22(8):102-8. Tomita N, Morishita R, Kaneda Y, Higaki J, Ogihara T. Gene therapy as a potential treatment for restenosis and myocardial infarction. Drug News Perspect 2000 May;13(4):206-12. Wallach CJ, Gilbertson LG, Kang JD. Gene therapy applications for intervertebral disc degeneration. Spine 2003;28(15):93-8. 150 OFFARM