Utilització de microorganismes en la teràpia gènica

La teràpia gènica és una tècnica basada en la introducció de material genètic exogen dins una cèl·lula o teixit el qual fa una funció incorrecta o és incapaç de fer-la causant una patologia. L’objectiu del DNA introduït és corregir aquest error mitjançant la recombinació (Liras, A. et al 2008).  Aquest tipus de procediment només s’utilitza en l’àmbit terapèutic, no és legal per modificar caràcters com l’altura, el color dels ulls o altres caràcters per fer un individu ideal. S’utilitza per tractar tant malalties hereditàries com infeccioses que normalment són mortals, d’aquesta manera el risc dels possibles efectes secundaris o de les seqüeles del tractament és èticament acceptable (Lemoine, N.R, et al 1996). En la taula següent s’esmenten les característiques que ha de tenir una malaltia perquè es tracti amb teràpia gènica.

Taula 1 Característiques d’una malaltia perquè es faci un tractament amb teràpia gènica

Característiques d’una malaltia perquè es faci un tractament amb teràpia gènica

-Mortal o molt greu

-El gen que provoca la malaltia ha de ser conegut

-La transferència de gens ha de ser eficient i s’ha de poder dirigir a un teixit concret

-Bon processament de la proteïna funcional

-Localització cel·lular de la proteïna correcta

-Els efectes de la malaltia han de ser potencialment reversibles

Depenent del tipus de cèl·lules que es tractin es pot diferenciar entre  teràpia gènica somàtica,  en la qual la modificació genètica podrà tenir efectes a llarg termini (en cas de tractar una cèl·lula mare) o curt termini (en els limfòcits)  però mai es transmetrà a la descendència, i la teràpia gènica germinal, que afecta a les cèl·lules reproductores, a les precursores de la línia germinal o als primers estadis de divisió (blastòcits). Els canvis genètics produïts en la teràpia germinal es transmetran a la descendència.  Aquest tipus de teràpia no ha estat aprovada ja que afectaria a la variabilitat genètica de la població i, a més, no és fiable ni segura (Sociedad Española de Farmacia Hospitalaria, 2013) (Universitat de Barcelona, 2013).

Antecedents històrics

El primer intent de transferir un gen en cèl·lules humanes va ser l’any 1970 per curar l’hipergininemia, una malaltia autosòmica recessiva que causa problemes neurològics. Tot i això, els resultats que es van obtenir d’aquest estudi no es van publicar. L’any 1980 es va dur a terme el segon intent per curar la beta-talassèmia (anèmia severa), però el protocol que es va utilitzar no va ser aprovat per la comissió institucional d’EEUU (Liras, A. et al 2008) (Virgili, R. et al 2006).

Figura 1 Inicis de la teràpia gènica. Extreta de Oliva Virgili, R. i Vidal-Taboada, J.M. (2006). Genoma humano: nuevos avances en investigación, diagnóstico y tratamiento.

Finalment, l’any 1990 es va curar a través de la teràpia gènica una nena, l’Ashanti De Silva, considerada la primera pacient curada a partir de teràpia gènica, que patia immunodeficiència combinada severa (ADA-SCID). L’SCID és una malaltia genètica caracteritzada per la deficiència funcional dels limfòcits B i limfòcits T, això comporta que la resposta immunitària es trobi afectada. Hi ha molts tipus d’SCID però el que patia l’Ashanti (l’ADA-SCID) estava causat pel mal funcionament de l’adenosina desaminasa, un enzim que catalitza la hidròlisi de l’adenosina en inosina (Virgili, R. et al 2006) (Pierce et al 2009). 

Figura 2 Reacció catalitzada per l’adenosina desaminasa. Extreta de http://ca.wikipedia.org.

Uns investigadors del NIH van introduir el gen normal de l’ADA (que sintetitzava l’enzim funcional) a limfòcits T i B de la pacient a través d’un virus atenuat. Aquests limfòcits eren compatibles i no van provocar rebuig perquè provenien del mateix pacient, i van millorar el sistema immunitari (Virgili, R. et al 2006). 

Figura 3 Esquema del procés terapèutic que es va dur a terme per tractar l’ADA. Extreta de http://biomolecularcelular.blogspot.com.es

Mètodes de transferència gènica

Segons el tipus i/o l’accessibilitat  de la patologia hi ha diferents mètodes per tractar-la. Es distingeixen els següents:

·In vivo: El material genètic s’aplica directament sobre les cèl·lules a tractar, sense manipulació prèvia in vitro. En aquest mètode la manipulació és més senzilla, però la transferència de l’efecte és menys precisa (Sociedad Española de Farmacia Hospitalaria, 2013).

·In vitro (o ex vivo): Les cèl·lules a tractar són extretes i cultivades per a la transformació amb el material genètic. En aquest mètode es seleccionen les cèl·lules modificades i s’implanten de nou en el pacient.  Aquesta tècnica permet seleccionar les cèl·lules que es modificaran i tenir un control sobre el procés. Els resultats que s’obtenen són millors que en el mètode in vivo, però és un mètode molt complex i econòmicament molt car. A més, no tots els tipus de cèl·lules es poden fer créixer en cultiu. (Sociedad Española de Farmacia Hospitalaria, 2013) (Universitat de Barcelona, 2013).

Figura 4 Mètodes de transferència gènica utilitzats en la teràpia gènica. Exemple d’in vivo i ex vivo. Extreta de http://www.iesleonardoalacant.es

Els principals sistemes per a la introducció de material genètic es poden agrupar en mètodes fisicoquímics i vectors virals. Els primers són senzill, no tenen limitació de transferència de DNA, no són tòxics ni inmunogènics però tenen una baixa transducció en les cèl·lules diana (Lemoine, N.R et al 1996) (Universitat de Granada, 2013).

En l’esquema següent es mostren els diferents tipus de mètodes per a la transferència gènica

Taula 2 Taula amb els diferents vectors utilitzats en la teràpia gènica.

Per la transferència del material genètic són preferibles els vectors no virals, la taula següent mostra els més utilitzats juntament amb els seus avantatges i inconvenients.

    Taula 3: Tipus de vectors

Figura 5 Imatges dels diferents vectors virals explicats en la taula anterior (taula 3). Respectivament: adenovirus, adenoassociats, retrovirus i herpesvirus. Extretes de www.ub.edu i www.stdgen.northwestern.edu.

  

   En el gràfic següent s’observa quins són els vectors més utilitzats en la teràpia gènica.

Figura 6 Vectors més utilitzats en la teràpia gènica. Extreta de www.wiley.co/uk.

Limitacions científiques i tècniques

És cert que actualment  s’utilitza la teràpia per algunes malalties com la fibrosis quística, la hipercolesterolèmia familiar o malalties cardíaques però és difícil arribar a aconseguir un tractament eficaç ja que el procés depèn de molts factors. Principalment s’ha de triar el vector adequat perquè cada vector té uns avantatges i inconvenients segons la malaltia que es vol tractar (taula 3) (Liras, A. et al 2008). Per exemple, l’adenovirus permet la transfecció de les cèl·lules però de manera inespecífica i no duradora. Aquest tipus de vector serà útil per tractar malalties en les quals les cèl·lules acabin morint en un cert temps, com és el cas dels limfòcits, però no serà útil per aquelles que les cèl·lules es vagin dividint ja que el gen terapèutic s’acabarà perdent.

La inespecificitat de la transfecció és un altre problema perquè és important poder dirigir la infecció en les cèl·lules que ens interessa modificar. Alguns vectors infecten a l’atzar i d’altres ho fan més específicament.

També hi ha vector que provoquen una resposta immunològica perquè sintetitzen proteïnes lipídiques que provoquen  la destrucció de les cèl·lules transfectades.

Un dels majors problemes que té aquest tipus de tècnica és que encara no es coneix bé o no es coneixen quins gens són els que afecten a cada patologia. Aquelles en les que només intervingui un únic gen la teràpia donarà la oportunitat de corregir-la si es sap quin és aquest gen, aquelles on interaccionin múltiples gens, per exemple  la diabetis o l’artritis, la utilització de la teràpia no serà possible fins que es coneguin tots els components genètics (Lemoine, N.R et al 1996).

A més, cal afegir una dificultat important que és la possible oncogeniicitat derivada de la inserció del DNA víric (Tomanin.R et al 2004) ja que en ser aquesta inespecífica pot inserir-se dins una seqüencia important com poden ser promotors, reguladors o gens i provocar el silenciament o activar oncogens.

Taula 4 Riscs que comporta la teràpia gènica

Riscs de la teràpia gènica

-Inserció d’una mutació que provoqui un càncer

-Efectes fisiològics secundaris derivats de la sobreexpressió del gen inserit

-Contaminació per altres virus o microorganismes perjudicials

-Transferència de material genètic exogen que no sigui el gen que s’ha d’inserir

-Intoxicació  per virèmia (La virèmia és la presència de virus a la sang durant una infecció vírica)

L’ètica de la teràpia gènica

La teràpia gènica ha sigut sempre un tema de molta controvèrsia en la societat. En la teràpia gènica s’han establert diferents principis però el primer principi ètic i més important que s’ha de tenir en compte és el respecte a la integritat i la dignitat de les persones a les quals es realitza el tractament.

El risc més important de la teràpia gènica és la possibilitat de provocar una mutació o d’activar oncogens. Per això, èticament es creu que únicament els malalts greus i sense cap altra alternativa han de ser tractats amb teràpia gènica perquè únicament ells en podrien ser beneficiats (per exemple malalts de càncer amb metàstasi). Tot i això, s’ha d’evitar donar falses esperances a aquests pacients, per això, per evitar malentesos i possibles problemes futurs és necessari informar al pacient de tota la informació possible i actual del tractament que se li aplicarà i sobre la teràpia gènica ja que són tècniques molt innovadores i encara no es coneixen tots els possibles riscos a llarg termini (Lemoine, N.R et al 1996).

Taula 5 Característiques que ha de complir la teràpia gènica per ser utilitzada en aspectes terapèutics.

Característiques que ha de complir la teràpia gènica per ser utilitzada clínicament

Seguretat: No ha de ser tòxica ni ha de provocar una respostes immunològica. El vector viral utilitzat no ha de tenir la possibilitat de replicar-se dintre de l’organisme humà un cop inserit.

Eficàcia: Ha de demostrar eficàcia en la correcció de la malaltia (correcció del fenotip).

Aspectes pràctics: Econòmicament ha de ser rentable i s’ha de comunicar els mètodes en que es durà a terme el tractament (el pacient ha d’estar totalment informat).

El més important és que la teràpia gènica  sigui utilitzada estrictament per a usos terapèutics, s’ha d’evitar utilitzar-la per millorar aspectes superficials, defectes físics de les persones que implicaran un ús incorrecte i questionablement ètic de la teràpia gènica.

Conclusions

Com hem vist, la teràpia gènica encara es troba en ple descobriment i requereix una gran investigació genètica per poder-la utilitzar del tot per evitar produir una mutació que desenvolupi un càncer al pacient. Tot i això, és una bona solució per curar malalties cròniques, però fins que no es conegui completament totes les interaccions entre els gens i la complexitat del genoma no es podrà assegurar l’eficàcia del tractament perquè es necessita conèixer molt sobre la patologia a tractar. Evidentment, i com s’ha remarcat en el treball, l’únic ús que se li hauria de donar és terapèutic i passar aquesta frontera seria èticament incorrecte.

Seguidament, hi ha links d’articles i vídeos que ens ajudaran a entendre millor què és la teràpia gènica i per a què serveix.

Redes. Rtve (2012, setembre 02).  Genes en lugar de fármacos – Terapia génica [vídeo]. Recuperat  març   1, 2013, des de http://www.youtube.com/watch?v=WQvWgUgNVLc

Educatina. (2013, febrer 15). Terapia génica [vídeo]. Recuperat març 1, 2013, des dehttp://www.youtube.com/watch?v=Dbk70mI62R0

Knight, Jonathan. “Biology’s last taboo.” Nature. 6 de setembre 2011. Consultat l’1 de març 2013http://www.nature.com/nature/journal/v413/n6851/full/413012a0.html

Buchen, Lizzie. “Brain disease treated by gene therapy”. Nature. 5 de novembre 2009. Consultat l’1 de març 2013 http://www.nature.com/news/2009/091105/full/news.2009.1067.html

Pearson, Helen. “Human gene therapy worth the risk”. Nature. 20 d’abril 2001. Consultat l’1 de març 2013 http://www.nature.com/news/2001/010420/full/news010426-3.html

Bibliografia

1. Universitat de Barcelona. Actualización terapéutica: terapia génica. Recuperat el 2 de març 2013, des de http://www.ub.edu/legmh/capitols/isamat.pdf

2. Sociedad Española de Farmacia Hospitalaria. Terapia Génica. Recuperat l’1 de març 2013, des de http://www.sefh.es/bibliotecavirtual/fhtomo2/CAP06.pdf

3. Universidad de Granada. Terapia génica. Recuperat el 2 de març 2013, des de http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/tergen-1.htm#11

4. Centro de biología molecular. El VIH y otros retrovirus complejos en la terapia génica de células en reposo. Recuperat el 2 de març 2013, des de http://www2.cbm.uam.es/atalavera/VIH.pdf

5. Grifitths, Anthony. Genética. Setena edició. McGRaw Hill interamericana: Madrid, 2002.

6. González, Fabricio. (2006). Ensayos médicos sobre genética: genética molecular en la medicina ecuatoriana. Recuperat el 2 de març 2013, a http://books.google.es/books?id=5TsMx_-fySYC&printsec=frontcover&hl=es#v=onepage&q&f=false

7. Liras, Antonio. (2008). Terapia génica ¿Memoria o esperanza? (Editorial Complutense). Recuperat el 2 de març 2013, http://books.google.es/books?id=q_lWLSxbwBcC&pg=PP9&lpg=PP9&dq=libros+terapia+genica&source=bl&ots=qxd7Ss2wbk&sig=NnsjEX9T0TLKWqHnsOAeAELKpDY&hl=ca&sa=X&ei=jvYwUf6GN4GphAf3z4DABg&ved=0CEIQ6AEwAw#v=onepage&q&f=false

8. Tomanin.R, Scarpa M. “Current gen terapy” Why Do We Need New Gene Therapy Viral Vectors? Characteristics, Limitations and Future Perspectives of Viral Vector Transduction Volum 4, número 4 (2004)

9. Oliva Virgili, R. i Vidal-Taboada, J.M. (2006). Genoma humano: nuevos avances en investigación, diagnóstico y tratamiento. Recuperat 25 març 2013, a http://books.google.es/books?id=y4LARbhrGXwC&pg=PA129&dq=terapia+genica+primer+caso&hl=es&sa=X&ei=0m9kUbe9LOeG0AXgiYGYBw&ved=0CDMQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false

10. Pierce. (2009). Genética: Un enfoque conceptual. Recuperat 2 abril 2013, a http://books.google.es/books?id=ALR9bgLtFhYC&pg=PA539&dq=terapia+genica&hl=es&sa=X&ei=129kUavZO4ja0QXzwIGgBA&ved=0CDgQ6AEwAQ#v=onepage&q&f=false

11. Alemany Bonastre, R i Barquinero Máñez, J i Ramón y Cajal Agueras, S. (2005). Terapia génica: realidades actuales y expectativas. Revista Clínica Española, 205 (4),178-188. Recuperat 7 abril 2013, a     http://www.elsevier.es/sites/default/files/elsevier/pdf/65/65v205n04a13074166pdf001.pdf

12. La cadena, J.R. 1992. Terapia génica: Consideraciones éticas. Razón y Fe, 225 (1123), 510-520. Recuperat 12 abril 2013, a http://www.seleccionesdeteologia.net/selecciones/llib/vol33/130/130_lacadena.pdf

13. IES Leonardo da Vinci. (2013). ¿Será la terápia génica la medicina del futuro?. Recuperat 9 abril 2013, des de http://www.iesleonardoalacant.es/revista/Articulos-4/Terapia_genica/Terapia.htm

14. Repositorio de la Universidad da Coruña. (2012). Terápia génica y retrovirus. Recuperat 9 abril 2013, des de http://ruc.udc.es/dspace/bitstream/2183/8579/1/CC-06art11ocr.pdf

15. Repositorio Institucional de la Universidad de Los Andes. (2013). Ética y genética. Recuperat  5 abril 2013, des de http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/27955/1/articulo7.pdf

16. Universidad de Navarra. (2011-2012). Aplicaciones clínicas de la terápia génica. Recuperat 4 abril 2013, des de http://www.unav.es/ocw/genetica/tema12-4.html

17. Lemoine, N.R. i Cooper, D.N. Gene Therapy. Primera edició. BIOS Scientific Publisher Ltd : UK, 1996.

Lorena Blanco, Sandra Castanyer, Raquel Cobo, Candela Fernández