Terapia génica dirigida a enfermedades de depósito lisosomal

Un equipo de neurólogos usó una terapia de reemplazo enzimático para tratar las enfermedades de almacenamiento lisosomal en ratones, tratando las células epiteliales de los vasos sanguíneos de la barrera hematoencefálica con un vector viral modificado, para expresar péptidos específicos en la superficie, mientras transporta el gen para la enzima faltante en su genoma.

Investigadores de la Universidad de Iowa (Iowa City, EUA) trabajaron con un modelo de ratón que mostró anormalidades en el sistema nervioso central (SNC) debido a la enfermedad de depósito lisosonal (EDL). El plan era usar un vector viral para meter el gen lisosomal faltante. Un péptido expresado en la superficie del vector guiaría al virus a las células de los vasos sanguíneos que tapizan la barrera hematoencefálica.


Los investigadores usaron una técnica conocida como paneo de fagos para seleccionar los péptidos superficiales más apropiados de una biblioteca de moléculas candidatas. El paneo de fagos es una técnica de selección en la cual se expresa una biblioteca de variantes de un péptido o proteína en el exterior del virión del fago, mientras que el material genético que codifica cada variante se queda en el interior. Esto crea una asociación física entre cada secuencia de la variante proteica y el ADN que la codifica lo cual permite que se particione con base en la afinidad del enlace para una molécula blanco dada (vgr. anticuerpos, enzimas, receptores celulares superficiales). En su forma más simple, el paneo se hace incubando una biblioteca de péptidos del fago con una placa (o perla) recubierta por el blanco, lavando el fago no unido y eluyendo el fago unido específicamente. El fago eluído es amplificado y llevado a través de ciclos adicionales de unión/amplificación para enriquecer la mezcla a favor de las secuencias de enlace. En el estudio actual, el proceso de paneo fue realizado in vivo en las células epiteliales de los vasos sanguíneos mismos.

Los resultados, publicados en la edición en línea de Septiembre 13, 2009 de la revista Nature Medicine revelaron una diferencia significativa en la expresión de péptidos (epítopes) entre las células epiteliales de los animales normales y enfermos. Más aún, la expresión de epítopes era diferente entre los animales con tipos diferentes de EDL.

Cuando las partículas virales que expresaban el epítope apropiado y que tenían el gen para la enzima lisosomal faltante fueron inyectadas en la sangre periférica de los animales, los virus se unían específicamente a las paredes de los vasos de la barrera hematoencefálica y después de difundían a los tejidos cerebrales y nerviosos adyacentes. Eventualmente, la actividad enzimática reconstituida se diseminaba por todo el cerebro y mejoraba los fenotipos enfermos en dos modelos definidos de la enfermedad.

"Esta es la primera vez que una enzima suministrada a través de la sangre ha corregido deficiencias en el cerebro”, dijo la autora principal, la Dra. Beverly Davidson, profesora de medicina interna, neurología, fisiología molecular y biofísica en la Universidad de Iowa. "Esto suministra una oportunidad real de dar terapia enzimática sin entrar quirúrgicamente al cerebro para tratar las enfermedades de depósito lisosomal. Además, hemos descubierto que estas enfermedades neurológicas afectan no solamente las células cerebrales sobre las cuales nos concentramos, sino también los vasos sanguíneos de todo el cerebro. Hemos aprovechado el hallazgo para dar terapia génica, pero también podemos usar este conocimiento para entender mejor como las enfermedades impactan otros tipos celulares como las neuronas”.

"Nuestro descubrimiento nos permitió ensayar la idea de que las células cerebrales podrían usar la enzima reintroducida para detener o revertir el daño causado por los materiales acumulados”, dijo la Dra. Davidson. "En los ratones tratados, las células cerebrales afectadas vuelven a tomar su apariencia normal, la inflamación cerebral se va y se corrigen los comportamientos afectados que los ratones tienen”.

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University of Iowa