Hacia la nueva Humanidad

anonymousA mediados de marzo pasado varios investigadores firmaban en la revista Nature un comentario titulado “No modifiquéis la línea germinal humana” (Don’t edit the human germ line). Básicamente, proponen que se debería declarar algún tipo de moratoria sobre aquellos experimentos destinados a corregir el genoma humano en los que dichas modificaciones se puedan transmitir a la descendencia y extenderse por poblaciones humanas. Comentaba este asunto ayer durante mi colaboración habitual en La Mecánica del Caracol, el programa de ciencia de Radio Euskadi dirigido por Eva Caballero. Lo que no sabía es que horas después de mi intervención el tema daría un giro inesperado. Para entenderlo tenemos que hacer un poco de historia.

La idea de corregir mutaciones que causan enfermedades genéticas viene de lejos, y está en el origen de lo que conocemos como terapia génica. Pero las herramientas para corregir con gran precisión una letra concreta del genoma no existían, por lo que habitualmente la terapia génica se ha limitado a liberar genes al interior de determinadas células del cuerpo. Utilizaré el ejemplo de la hemofilia, por ser una enfermedad genética frecuente y bien conocida. El tratamiento convencional consiste en infusiones del factor de coagulación que estos enfermos no pueden fabricar debido a una mutación en el gen correspondiente. Lo que hacen las terapias génicas que ya se están ensayando en humanos es utilizar un virus para llevar copias correctas de este gen al hígado o al órgano concreto que se quiera tratar, de forma que el paciente pueda fabricar el factor de coagulación y no sean necesarias más infusiones. Pero esto no afectará a su descendencia, que seguirá heredando la mutación según las leyes de Mendel. Para eliminar completamente la enfermedad en esa familia sería necesario modificar el genoma y corregir esa mutación en todas y cada una de las células del cuerpo, incluidas las células germinales (espermatozoides u óvulos). Así, los futuros descendientes estarán ya libres de la mutación y, por tanto, de la enfermedad. Pero claro, una intervención de este tipo parece algo de ciencia ficción. Para nada…

“Si la cirugía genómica se realiza con éxito en la primera célula del embrión, todas las células del cuerpo, incluidas las células germinales, llevarán un genoma reparado. La mutación ya no pasará a generaciones futuras”

El nombre que hay que recordar en CRISPR/Cas. No voy a explicar qué significa, ni cómo funciona, pero básicamente es un sistema que usan las bacterias para defenderse de los virus, cortando en trocitos el genoma del agresor. En 2012 este sistema se modificó para utilizarlo como una herramienta de ingeniería genética que permitiese “editar” genes, es decir, introducir modificaciones en un genoma con alta precisión. Desde entonces se ha empleado con éxito para modificar los genomas de plantas, gusanos, peces, moscas, ratones y –cómo no- células humanas. Cualquiera que utilice esta tecnología (como mi colega del laboratorio de al lado, que trabaja con el gusano C. elegans) sabe que el sistema no es 100% efectivo, y que existe un cierto riesgo de provocar cambios genéticos distintos al que uno pretendía introducir. Pero aun así el potencial de esta tecnología en el campo de la biomedicina es enorme. Si esta cirugía genómica se realiza con éxito en la primera célula del embrión, todas las células del cuerpo llevarán un genoma reparado; todas, incluidas las células germinales. La mutación ya no pasará a generaciones futuras, la corrección es permanente.

Lo cual es perfectamente posible, si esta nueva tecnología se emplea en combinación con las técnicas convencionales de reproducción asistida. Hace unos meses, por ejemplo, contaba aquí la curación de ratones que sufren distrofia muscular de Duchenne utilizando CRISPR/Cas para corregir una mutación en embriones que están es su fase más inicial (cuando tienen una sola célula). Casi al mismo tiempo, investigadores de Nanjing, en la República Popular China, publicaron en la revista Cell la introducción de dos cambios genéticos en monos, usando la misma estrategia. Era cuestión de tiempo que alguien hiciese lo mismo en embriones humanos, de ahí el comentario aparecido en Nature al que me refería al principio de este post: “¡no modifiquéis la línea germinal humana, al menos por ahora!” Consejo que parece haber caído en saco roto, porque ayer mismo, pocas horas después de mi intervención radiofónica, veo en twitter que la revista Protein Cell acaba de publicar los resultados de otros investigadores chinos que utilizan CRISPR/Cas para corregir un gen en embriones humanos.

La cosa es un poco más compleja, porque para salvar problemas éticos los investigadores inyectaron las moléculas correctoras en embriones humanos tri-pronucleares, es decir, embriones que llevan el material genético de un óvulo y de dos espermatozoides. Tales cigotos aparecen en ocasiones en las técnicas de fertilización in vitro y no son viables, lo cual supone una cierta medida de precaución por parte de estos científicos. En cualquier caso, los resultados tampoco fueron un gran éxito: de 81 embriones inyectados, sobrevivieron 71 y sólo unos pocos portaban la corrección genética adecuada. Hubo algunos con cambios genéticos en otras regiones del genoma, lo cual es totalmente inaceptable si se pretende utilizar esta terapia en humanos. De hecho, al parecer las revistas Science y Nature se negaron a publicar esta investigación, por las cuestiones éticas que plantea y por la falta de reflexión y consenso que todavía existe en la comunidad científica y en la sociedad al respecto.

“La revista Protein Cell acaba de publicar los resultados de investigadores chinos que utilizan CRISPR/Cas para corregir un gen en embriones humanos. Las revistas Science y Nature se negaron a publicar esta investigación, por las cuestiones éticas que plantea”

Otro de los problemas es que los embriones correctamente tratados resultaron ser mosaicos, es decir, una mezcla de células corregidas y no corregidas. Esto supone otro obstáculo importante, porque no asegura la curación completa de la enfermedad. Pero es un problema que podría resolverse fácilmente, porque esta misma semana investigadores de la Universidad de San Diego publicaban en la revista Science una variación de esta tecnología que lleva el sonoro nombre de Mutagenic Chain Reaction. O sea, una especie de reacción en cadena de correcciones genéticas. En este caso los investigadores trabajaban con moscas, introduciendo en sus genomas un gen que cambia el color de los ojos. Para que esto suceda es necesario corregir las dos copias de ese gen en cada célula, pero CRISPR/Cas habitualmente sólo repara una de las dos copias. Por tanto, estos científicos modificaron el sistema de modo que, una vez que se ha corregido una de las copias, la propia célula fabrica las moléculas necesarias para corregir la otra copia. Y la cosa no se para ahí (por eso se llama reacción en cadena), porque con cada nueva generación la copia corregida se encargará de corregir cualquier otra posible copia no corregida con la que se encuentre en un nuevo embrión. Dicho de otro modo, la versión “corregida” se extenderá por toda esa población en unas pocas generaciones. Esto podría venir muy bien para crear animales de laboratorio con determinadas características o para acabar con enfermedades transmitidas por insectos, como la malaria. En el caso de humanos, las posibles consecuencias van más allá de la medicina y entran en el terreno de la ciencia ficción.

Por primera vez en nuestra historia, pronto estaremos en condiciones de decidir el rumbo que tomará nuestra especie, cuál será el siguiente paso en nuestra evolución”

Lo que está claro es que ahora cualquier laboratorio que tenga cierta experiencia en técnicas de fertilización in vitro podrá utilizar estas tecnologías para crear embriones modificados genéticamente, siempre y cuando lo permita la legislación local. Varios países miembros de la Unión Europea prohíben la modificación de la línea germinal, pero la situación en Estados Unidos es más ambigua. En definitiva, la pregunta es si la sociedad está dispuesta a aprobar la modificación de nuestra línea germinal, y en qué condiciones. Varios estudios muestran que el público rechazaría masivamente la aplicación de esta tecnología para conseguir niños “perfectos”, más inteligentes o más fuertes. Sin embargo, la mayoría aprobarían su uso para erradicar enfermedades genéticas como la fibrosis quística, la hemofilia, o la distrofia muscular. El problema, como siempre, radica en dónde situar el límite; incluso, si es realista pensar que se podrá establecer un límite…

A mi juicio, ésto es precisamente lo más fascinante de todo este asunto: no sabemos dónde nos llevará. Está claro que hoy por hoy la tecnología CRISPR/Cas todavía no es 100% fiable, pero eso es algo que los científicos solucionarán en pocos años. Entonces, llegará un momento en que se podrán generar niños perfectos que formen una casta genética privilegiada a lo Gattaca. O replicantes a lo Blade Runner. O, simplemente, seres humanos modificados genéticamente para vivir ciento cincuenta años sin padecer enfermedades asociadas al envejecimiento. Por primera vez en nuestra historia, pronto estaremos en condiciones de decidir el rumbo que tomará nuestra especie, cuál será el siguiente paso en nuestra evolución. Lo terrible sería que cuando llegue ese momento no estemos preparados para tomar tal decisión, por falta de reflexión y consenso. Porque entonces, unos pocos la tomarán por todos los demás.

Cirugía genética para la distrofia muscular

genome correctionLa distrofia muscular de Duchenne es una enfermedad genética muy común que va debilitando los músculos de forma progresiva, y el próximo domingo se celebra el día de concienciación sobre esta dolencia. Hace poco más de un año os hablaba sobre una nueva esperanza terapéutica, utilizando unos “minigenes”. Ahora, un artículo publicado en la revista Science demuestra la posibilidad de utilizar las últimas técnicas de corrección de genomas en animales de laboratorio. Lo que han visto es bastante sorprendente y, sobre todo, alentador.

Unos ratones modificados genéticamente, llamados mdx, sufren una enfermedad muy similar a la distrofia de Duchenne, porque llevan la misma mutación genética que los enfermos. El gen alterado es un gen enorme cuya mutación hace que la proteína respectiva, la distrofina, no funcione adecuadamente en la formación de un complejo de varias proteínas que comunican el esqueleto interno de las células musculares con la membrana y con la matriz extracelular.  Empleando el “último grito” en lo que a técnicas de corrección de genomas se refiere (un sistema llamado CRISPR/CAS9), científicos de la Universidad de Texas han corregido la mutación en estos ratones. Debido al método utilizado, no todas las fibras musculares llevan la versión corregida del gen, pero aún así los ratones recuperan la movilidad mucho mejor de lo que se podría esperar. Por ejemplo, si sólo un 20% de las copias del gen han sido corregidas, la cantidad de fibras musculares que funcionan normalmente es bastante mayor.

Lógicamente esto es muy buena noticia, porque uno de los problemas de la terapia génica para distrofias musculares es la dificultad que tiene corregir un defecto genético en millones de fibras de los diferentes músculos del cuerpo. Según estos resultados, hay dos factores que ayudarían a superar este problema. Por un lado, cada célula muscular tiene varios núcleos, y basta con que uno de esos núcleos lleve la copia correcta del gen para observar un efecto beneficioso. Además, el músculo tiene sus propias células madre que lo regeneran, de modo que si esas células madre llevan la versión corregida también contribuirán a “fabricar” más y más fibras musculares normales.

Esto es precisamente lo que observaron los autores de la investigación: con el paso del tiempo, la proporción de músculo normal (fruto de la corrección genética) aumentó en relación con el músculo enfermo. Lo cual hace albergar la esperanza de que la curación de esta enfermedad, al menos en sus manifestaciones musculares, podría estar un poco más cerca. Evidentemente no se pueden crear humanos transgénicos, pero el mensaje de este estudio es que no hace falta: podría ser suficiente con corregir la mutación en unas pocas fibras y células madre musculares.

“Corregir” genomas para combatir el VIH

corregir genomasEn 2007, un paciente de SIDA llamado Timothy Ray Brown recibió en Berlín un trasplante de médula ósea y años después seguía técnicamente “curado”, sin rastro de virus en sus células sanguíneas. Lo que convirtió a Brown en el primer caso de curación de esta enfermedad fue el hecho de que las células de la médula ósea del donante tenían una mutación en el gen que se encarga de fabricar un receptor de membrana conocido como CCR5, que es el que utiliza el VIH para entrar en los linfocitos y destruirlos. Dicha mutación es bastante frecuente en europeos, al parecer debido a que también protegía frente a la entrada del virus de la viruela que asoló nuestro continente en el siglo XVIII. De hecho, las personas que tienen las dos copias de este gen mutadas son muy resistentes a la infección por VIH.

Ahora, la revista médica New England Journal of Medicine publica los resultados del primer ensayo clínico con una nueva terapia basada en esta misma mutación. Los investigadores seleccionaron doce pacientes que estaban tomando terapia anti-retroviral y no tenían rastros de virus en su sangre; en seis de ellos la cantidad de linfocitos había vuelto a aumentar gracias a los anti-retroviales, pero los otros seis seguían con niveles muy bajos de linfocitos (aunque el virus era indetectable). En todos los pacientes se llevó a cabo un tratamiento experimental: obtener linfocitos del enfermo, modificarlos genéticamente en el laboratorio para mutar una copia de CCR5, crecerlos hasta tener una gran cantidad y volver a infundirlos al mismo sujeto. El objetivo era comprobar la seguridad y ausencia de efectos secundarios del procedimiento, pero algunos datos sugieren además que podría estar siendo efectivo contra el VIH.

Por ejemplo, en los seis pacientes que habían respondido a los anti-retrovirales los investigadores retiraron poco a poco el tratamiento durante 12 semanas y vieron que los virus aumentaban más lentamente y los linfocitos persistían más tiempo de lo habitual. De hecho, en uno de los pacientes no se vio aumento de VIH en todo ese tiempo, y curiosamente resultó que ese paciente ya tenía una copia mutada del gen. O sea, que tener ambas copias del gen inactivas puede ser la clave para la eficacia de esta nueva estrategia. Por desgracia, el procedimiento utilizado no es muy eficaz a la hora de mutar las dos copias, pero en los últimos años se han venido desarrollando nuevas herramientas para la corrección de genomas y es probable que en un futuro sea posible. Habrá que esperar a tener datos de más pacientes, pero se trata de una nueva vía muy esperanzadora.

Ojos que vuelven a ver

La retina es la capa del ojo que contiene los conos y bastones, entre otro tipo de células, y descansa sobre otra capa llamada coroides cuya función es asegurar que la retina esté en buenas condiciones. En una enfermedad genética llamada coroideremia, la mutación de un gen llamado CHM hace que degenere la coroides, lo que termina afectando a la retina. Con el tiempo, estos pacientes llegan a perder la visión. Aunque este tipo de enfermedades suelen catalogarse de incurables, un reciente ensayo clínico ha demostrado cierta mejoría en la visión de pacientes con coroideremia tras la administración de un nuevo tratamiento.

Científicos británicos, junto con colaboradores estadounidenses, holandeses y portugueses, publican en la revista The Lancet los resultados obtenidos al administrar una terapia génica a seis pacientes que padecen coroideremia. Los investigadores inyectaron un virus que llevaba la versión “correcta” del gen CHM bajo la retina de estos pacientes. En poco tiempo, todos ellos experimentaron una mejoría significativa de la visión, incluso hasta dos años después del tratamiento en alguno de los casos.

Una gran noticia, que viene a sumarse a otros éxitos recientes de la terapia génica en el tratamiento de enfermedades. Estos resultados, además, son especialmente interesantes porque el mismo tipo de tratamiento podría aplicarse a otras enfermedades de la retina que afectan a muchas más personas, como la degeneración macular asociada con la edad. Ya sabemos que los ensayos clínicos llevan tiempo, así que será un proceso largo, pero al menos parece que ya está en marcha. Que no se pare…

Terapia génica para curar hemofilia en perros

perro hemofiliaLa hemofilia es una de las enfermedades genéticas más frecuentes y mejor conocidas, afectando a un varón de cada 10.000 más o menos. Como es sabido, se debe a mutaciones en genes que dirigen la fabricación de factores de coagulación, por lo que las personas afectadas tienen una excesiva tendencia a sangrar y a menudo sufren hemorragias internas. Los tratamientos actuales consisten en la infusión periódica del factor de coagulación ausente, pero son molestos y muy costosos. Hace un par de años, una terapia génica (comentada también en estas páginas) logró curar a seis pacientes que sufrían hemofilia B (en la que está afectado un factor de coagulación llamado Factor IX). Ahora, un equipo de investigadores de Estados Unidos publica en la revista Nature Communications un estudio que aplica la terapia génica al otro gran tipo de hemofilia, la Hemofilia A.

En el caso de la hemofilia A, el factor de coagulación que está ausente es el Factor VIII. Por la propia biología de esta proteína (cómo se fabrica y se procesa) es más difícil producirla de modo estable utilizando terapia génica. Además, a veces los pacientes desarrollan anticuerpos contra las terapias. En este nuevo estudio, realizado en un modelo canino de la enfermedad, los científicos parecen haber superado estos obstáculos. Diseñaron un nuevo tipo de virus que se dirige preferentemente hacia las plaquetas, esas pequeñas células que viajan en la sangre y que también participan en la coagulación. El virus lleva el gen que codifica el factor VIII de modo que dentro de las plaquetas se fabrica la proteína correcta y se acumula en unos gránulos, lo cual parece protegerla frente al ataque del sistema inmune. Tres perros hemofílicos tratados con este virus llevan ya más de dos años sin síntomas de la enfermedad.

Los científicos quieren probar ahora esta terapia en humanos, porque podría realmente suponer un avance monumental en el tratamiento de una enfermedad tan frecuente y con tantas consecuencias socio-sanitarias.

¿El principio de la curación del Síndrome de Down?

down syndromeYa lo tuiteé en su día porque me pareció un avance enorme, publicado hace poco en la revista Nature. Aunque ha recibido buena cobertura en los medios, creo que no siempre lo han explicado con el suficiente detalle, así que ahí vamos…

Todo el mundo sabe que los humanos tenemos 23 pares de cromosomas y que el Síndrome de Down está causado por la existencia de una copia “extra” del par número 21, o sea que en vez de ser un par realmente hay tres cromosomas 21. Esto significa que en esta enfermedad hay una “dosis” mayor de lo normal para decenas de genes (los situados en ese cromosoma), lo cual desemboca en los problemas típicos de este síndrome. Dicha circunstancia supone un serio problema para el desarrollo de terapias efectivas, porque si habitualmente ya es difícil “apagar” un solo gen para curar una enfermedad, silenciar la copia extra de todos los genes que están en el cromosoma 21 es una tarea poco menos que imposible. De ahí que esta enfermedad haya recibido hasta ahora menos atención de la que debería.

Sin embargo, nuestras células ya poseen un mecanismo que permite silenciar un cromosoma completo. Hay un par de cromosomas que es diferente en hombres y mujeres: las mujeres tienen dos cromosomas X (“equis”) mientras que los hombres tienen un cromosoma X junto con un cromosoma Y. Para corregir este desequilibrio en la dosis de los genes alojados en el cromosoma X, todas las mujeres inactivan en sus células una de las dos copias, gracias a un proceso que se ha estudiado con bastante detalle en los últimos años. En resumen, el organizador de este proceso de inactivación es un gen situado en el mismo cromosoma X, llamado XIST, que hace que todo el cromosoma se quede “silenciado”.

Todo esto llevó a pensar a investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachussetts que la inserción del gen XIST en uno de los tres cromosomas 21 que llevan los pacientes con Down lograría silenciar esa copia “extra” y así restablecer, de un solo golpe, la dosis normal para todos los genes que están en ese cromosoma. Utilizando tecnologías punteras de “tijeras moleculares” en células madre pluripotenciales de un paciente con Síndrome de Down, los científicos lograron precisamente eso: inactivar una de las tres copias del cromosoma 21 en células cultivadas en el laboratorio. Esto les ha permitido conocer muchos detalles nuevos sobre las vías moleculares alteradas en esta enfermedad, lo que seguramente facilitará el desarrollo de nuevos tratamientos. Y al final del camino, cómo no, está la posibilidad de que un día se pueda silenciar todo el cromosoma “extra” en las células del embrión para así evitar la aparición del síndrome de Down. Aunque para eso habrá que esperar unos años…

Construyen un virus contra la ceguera

Llevamos años oyendo hablar de la terapia génica para curar diversas enfermedades, entre ellas algunas que afectan al ojo y son causa de ceguera. Habitualmente, el problema está en una de las capas del ojo llamada retina, y se utilizan virus para transportar hasta la retina los genes que pueden curar la enfermedad. Pero la retina es compleja y está formada no sólo por los receptores de luz (conos y bastones) sino también por células de diverso tipo. Por eso, lo habitual es inyectar el virus directamente detrás del ojo, justo por debajo de la retina, lo cual tiene riesgos evidentes. De pronto, el panorama ha cambiado totalmente.

Bueno, quizás no tan “de pronto”, porque ha llevado 14 años de trabajo a investigadores de la Universidad de Berkeley, en California, hacer “evolucionar” un virus hasta conseguir que sea capaz de viajar desde el líquido que está dentro del ojo hasta la retina. Tras años de trabajo utilizando una técnica que se llama “evolución dirigida”, los científicos probaron miles de versiones de un virus adeno-asociado, un tipo de virus muy utilizado en terapia génica. Las versiones se distinguían en que tenían diferentes moléculas en su superficie y gracias a ello tenían afinidad por distintos tipos de células. Finalmente, dieron con un virus que puede ser inyectado en el humor vítreo y es capaz de viajar por sí solo hasta la retina, entrar en ella e introducir el gen terapéutico incluso en las células de las zonas más profundas.

En animales de laboratorio, el resultado ha sido espectacular. Por ejemplo, en ratones que sufren enfermedades similares a algunos tipos de ceguera humana, el nuevo virus funcionó tan bien que los animales prácticamente recuperaron la visión normal. Y en un mono normal, que tiene un ojo mucho más parecido al humano, el virus fue capaz de viajar desde el vítreo y entrar en la mayoría de las células de la retina. Aunque en estas páginas tenemos mucho cuidado en no crear falsas expectativas, me parece que este avance contribuirá significativamente a aliviar muchos tipos de ceguera humana en los próximos años.