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DDx TEMPORADA 4 EPISODIO 4

Terapia génica en acción: Vectores virales adenoasociados

Resumen

Los vectores virales adenoasociados, o VAA, son las diminutas estructuras que envuelven a los virus. Y hoy son los vehículos más comunes para administrar terapias génicas. En este episodio, lanzaremos el pasado, el presente y el futuro de los VAA.

Imagine una nave espacial que despega de la Tierra con un cargamento cuyo destino es una estación espacial lejana, y tendrá una idea bastante acertada de lo que son los vectores virales adenoasociados. Solo que en lugar de transportar hardware y suministros, los VAA transportan genes.

Es un logro que llevó casi seis décadas. Podría parecer mucho tiempo como para lidiar con algo más pequeño que el organismo unicelular más diminuto. Pero, al igual que la construcción de una nave espacial destinada a la profunda inmensidad del espacio, el desarrollo de vectores VAA requiere paciencia, persistencia, y algunos saltos de fe.

En la era anterior a la secuenciación del ADN y la clonación de genes, los científicos de los años 60 se dieron cuenta de que los vectores virales adenoasociados podían ser una oportunidad para entender las variaciones genéticas en los virus, y eventualmente en otros organismos también.

El hecho de que los VAA fueran inmunológicamente distintos de otros virus los hizo peculiares.

Así que en la década de 1970, la investigación sobre los VAA tomó tres direcciones. Uno determinó que el ADN del VAA simple podía reescribirse y editarse en un laboratorio. El segundo descubrió que aunque estos pequeños virus pueden infectar a los humanos, no se replican sin un “virus auxiliar” (como el adenovirus). En ausencia de otro virus, permanecen latentes y aparentan ser de poca amenaza para la salud humana. El tercero investigó si los VAA podrían convertirse en vectores para transferir genes de un organismo a otro.

Todo esto culminó en 1978, cuando se generó el primer VAA clonado y se transfirió con éxito a una célula de la bacteria E. coli, donde produjo 50 nuevas colonias de VAA.

Así que ahora teníamos pruebas de que los virus adenoasociados podían producirse artificialmente, que podían ser vaciados y vueltos a llenar con otro material genético, y que posiblemente podrían ser un vector para transferir genes sin dañar a su nuevo huésped.

En la década de 1980, teníamos la capacidad de construir muchas naves espaciales virales y llenarlas de carga genética, solo necesitábamos un destino para enviarlas. Aquí es cuando entra el campo en expansión de la terapia génica, con su enfoque en el desarrollo de tratamientos para enfermedades genéticas, como la fibrosis quística, la hemofilia B, el Parkinson y mucho más.

La investigación ha continuado y hoy, los vectores virales adenoasociados son un pilar en el desarrollo de la terapia génica. Aunque el progreso es necesariamente lento, la terapia génica es una ciencia que tiene como objetivo llegar a las estrellas. Y con los vectores VAA, ahora están a nuestro alcance.

Para más información sobre la terapia génica, visite www.genetherapynetwork.com.

Transcripción

DDx TEMPORADA 4 EPISODIO 4

Terapia génica en acción: Vectores virales adenoasociados

RAJ: Esta temporada de DDx es auspiciada por Novartis Gene Therapies.

Apertura

KIM: Las grandes cosas vienen en paquetes pequeños.

Los vectores virales adenoasociados, o VAA, son las diminutas estructuras que envuelven a los virus.1 Y hoy son los vehículos más comunes para administrar terapias génicas.2

Imagine una nave espacial que despega de la Tierra con un valioso cargamento cuyo destino es una estación espacial lejana, y tendrá una idea bastante acertada de lo que son los VAA. Solo que en lugar de transportar hardware y suministros para explorar el espacio exterior, los VAA transportan genes.

En los pacientes con ceguera heredada, los VAA pueden transportar el material genético que necesitan para ver.3

Es un logro que llevó casi 6 décadas.4

Podría parecer mucho tiempo como para lidiar con algo más pequeño que el organismo unicelular más diminuto.5

Pero, al igual que la construcción de una nave espacial destinada a la profunda inmensidad del espacio, el desarrollo de vectores VAA requiere paciencia, persistencia, y algunos saltos de fe.

Mostrar introducción

RAJ: Esto es DDx, un podcast de Figure 1 sobre cómo piensan los médicos.

Soy el Dr. Raj Bhardwaj.

Esta temporada me acompaña mi copresentadora, Kim Handysides, para analizar en profundidad la terapia génica.

Hoy hablaremos de un mecanismo de transferencia esencial para tratamientos con terapia génica: vectores virales adenoasociados, o VAA.

Empezaremos por contar una breve historia de los VAA y profundizaremos sobre cómo funcionan.

Aquí está Kim.

Capítulo 1 

KIM: Al igual que el programa espacial, los orígenes de los VAA se remontan a las investigaciones iniciales en los años 60.

En este caso, todo comenzó en 1965, en un laboratorio de la Universidad de Pittsburgh. El microbiólogo Robert Atchison estaba mirando a través de su microscopio cultivos celulares extraídos de un mono rhesus.4,6

Estaba interesado en una clase de virus conocido como adenovirus.7 Pero Atchison notó algo más: donde sea que hallaba adenovirus, también había partículas más pequeñas, similares a los virus, agrupadas a su alrededor.4,7

Comenzó a estudiar estas partículas, y descubrió que se comportaban diferente a un virus normal. Por un lado, no parecían replicarse muy bien en células humanas ni desencadenar una respuesta inmune; no causaban ninguna enfermedad, a diferencia de los adenovirus con los que estaban.4

Atchison decidió llamar a estas partículas “virus adenoasociados”, o VAA para abreviar.8 Y al principio, no se creía que fueran muy interesantes para la ciencia.4

Casi al mismo tiempo, otro microbiólogo, Wallace Rowe en los Institutos Nacionales de Salud en Maryland, también notó estos VAA.4,8

Estos VAA eran en realidad una propia clase de virus, que ahora llamamos “dependovirus” porque dependen de otros virus para reproducirse.4

A finales de los 60, se pensaba que estos VAA podían ser variantes genéticas de sus primos virales más grandes, y fue entonces cuando despertaron interés.4

Capítulo 2

KIM: En la era anterior a la secuenciación del ADN y la clonación de genes, los científicos de los años 60 se dieron cuenta de que los VAA podían ser una oportunidad para entender las variaciones genéticas en los virus, y eventualmente en otros organismos también.4

El hecho de que los VAA fueran inmunológicamente distintos de otros virus los hizo peculiares.8

Así que en la década de 1970, la investigación sobre los VAA tomó tres direcciones.4

En la primera, un grupo de biólogos moleculares dirigidos por el virólogo británico Lionel Crawford investigaron la estructura del ADN del VAA. Crawford creía que el ADN simple del VAA podría ser reescrito y editado en un laboratorio.4

En la segunda dirección, los expertos en enfermedades infecciosas en los NIH estudiaron los VAA y descubrieron que aunque estos pequeños virus pueden infectar a los humanos, no se replican sin un “virus auxiliar” (como el adenovirus). En ausencia de otro virus, permanecen latentes y aparentan ser de poca amenaza para la salud humana.4,8,9

Y en cuanto a la tercera dirección, un grupo de genetistas, incluido Kenneth Berns, en la Universidad de Florida, comenzaron a investigar si los VAA podían convertirse en vectores para transferir genes de un organismo a otro,4,10,11 como una nave vacía a la que se le puede cargar distintos cargamentos. Excepto que en el caso de los VAA, el cargamento  tendría diferentes genes que serían transportados a una célula viva.

Todo esto tuvo su culminación en 1978, cuando Jude Samulski, en ese entonces estudiante de posgrado en la Universidad de Florida, generó el primer VAA clonado.7,11,12

Lo transfirió exitosamente a una célula de la bacteria E. coli, donde produjo 50 nuevas colonias de VAA.8

Así que ahora teníamos pruebas de que los virus adenoasociados podían producirse artificialmente, que podían ser vaciados y vueltos a llenar con otro material genético, y que posiblemente podrían ser un vector para transferir genes sin dañar a su nuevo huésped.8,12

Después de eso, la investigación sobre los VAA estaba casi lista para su lanzamiento.

Capítulo 3

KIM: Los científicos identificaron tres serotipos principales en los VAA y secuenciaron su ADN.8

A mediados de los 80, los genetistas habían secuenciado el ADN de un segundo serotipo (llamado VAA2) y confiaban en que estas pequeñas pero asombrosas partículas podrían ser vectores para expresar genes en un nuevo organismo huésped.4

En otras palabras, teníamos la capacidad de construir muchas naves virales y llenarlas con carga genética. Ahora necesitábamos un destino al cual enviarlas.

Aquí es cuando entra el campo en expansión de la terapia génica, con su enfoque en el desarrollo de tratamientos para enfermedades genéticas, como la fibrosis quística, la hemofilia B, el Parkinson y mucho más.8

Para los 90, Jude Samulski se había mudado a un laboratorio en la Universidad de Carolina del Norte, donde empezó a probar los VAA para hallar su compatibilidad con células humanas. Se produjo un gran avance cuando logró con éxito insertar un vector VAA para que se uniera con una célula humana proveniente de un cultivo de laboratorio.8

Y observó además, que se podía contar con estos vectores VAA para asegurar una expresión prolongada de los genes en una terapia, confirmando así que podrían quedarse por más tiempo en nuestras células.1 No es suficiente que una nave espacial llegue a la estación espacial, necesitamos que se quede el tiempo suficiente para que el cargamento pueda ser entregado por completo.13,14

Samulski, y uno de sus estudiantes de posgrado Xiao Xiao, descubrieron que los VAA podían ser diseñados para ocuparse de tipos de células específicos en el cuerpo; podrían ser personalizados para lograr eficiencia.15

Así que a mediados de los 90, sabíamos cómo diseñar y producir vectores VAA,16 estas naves espaciales genéticas. Sabían cómo llenarlas con cargamento, hacerlas despegar, dirigir su progreso, y atracarlas en una célula huésped para entregar ese cargamento de material genético. Los vectores del virus adenoasociado estaban finalmente listos para pasar de tubos de ensayo en laboratorios, a ensayos clínicos en humanos.16

Samulski, trabajando con la Dra. Paola Leone en el Centro de Terapia Génica de la UNCE,17,18 decidió apuntar a una rara enfermedad genética conocida como la enfermedad de Canavan. La enfermedad de Canavan es una rara forma de leucodistrofia sin tratamiento conocido. Es causada por una variación del gen de la aspartocilasa (ASPA), que es la responsable de producir mielina, el tejido graso protector alrededor de las células en el sistema nervioso central humano.8,19

Sin esta mielinización, los pacientes con la enfermedad de Canavan sufren de daño degenerativo en sus células nerviosas, lo que en casos graves causa un desarrollo muscular y cerebral anormal, parálisis, ataques, y a menudo es letal.20

En 2001, el Comité Asesor de ADN Recombinante de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) aprobó el protocolo clínico,18 en el cual Samulski administró genes ASPA clonados a través de vectores VAA2 en las células nerviosas de 10 pacientes con la enfermedad de Canavan, mediante neurocirugía.8,17

Su equipo descubrió que la producción de mielina aumentaba drásticamente. Hubo una notable ralentización en la atrofia del tejido cerebral, y los participantes informaron sobre una disminución en la frecuencia de sus ataques. Lo mejor de todo es que no hubo efectos adversos relacionados con el vector.8,17

Siete de los diez pacientes no tuvieron respuesta inmunológica alguna, y en los restantes la respuesta solo fue menor.17 Esta fue la primera evidencia concreta de que los vectores VAA podían llevar tratamiento de terapia génica a pacientes humanos, y ayudar a superar una enfermedad que de otra manera era imposible de curar.

Cierre 

KIM: Hoy, los vectores virales adenoasociados son un pilar en el desarrollo de la terapia génica. Tienen varias características importantes:

En primer lugar, son relativamente fáciles de producir: hoy en día los científicos pueden diseñar millones a la vez.6

Segundo, son altamente maleables: podemos diseñarlos para que se adapten a todo tipo de células.6

Tercero, no son integrativos, es decir, es poco probable que la carga genética dentro de un vector VAA se integre en el ADN de la célula huésped. En el caso de algunas enfermedades, esto puede significar que los genes transferidos a través de vectores VAA tengan el potencial de producir resultados a largo plazo.9,21-23

Sin embargo, los VAA no son perfectos.24 Por un lado, son diminutos. Su capacidad de carga es demasiado pequeña para llevar genes más grandes.9

Y sí, el progreso científico es inevitablemente lento. Para que todos los increíbles beneficios potenciales de los vectores VAA sean capaces de ofrecer tratamientos para enfermedades genéticas, la ciencia demanda un arduo proceso de ensayo tras ensayo para llegar al punto en el que un tratamiento esté listo para la aprobación de la FDA.25

Aun así, la nave espacial ya ha despegado, y está en curso hacia nuevos mundos. La terapia génica es una ciencia que apunta a las estrellas. Y con los vectores VAA, ahora están a nuestro alcance.

Mostrar final

RAJ: Un agradecimiento especial al Dr. Jerry Mendell por compartir su experiencia para la investigación de este episodio. 

Esto es DDx, un podcast de Figure 1.

Figure 1 es una aplicación que permite a los médicos compartir imágenes clínicas y conocimiento sobre casos difíciles de diagnosticar.

Soy el Dr. Raj Bhardwaj, copresentador y editor de historias de DDx.

Puede seguirme en Twitter en Raj BhardwajMD.

Diríjase a figure one punto com barra diagonal ddx, donde puede encontrar las notas completas del programa, fotografías y biografías de los oradores.

Este episodio fue auspiciado por Novartis Gene Therapies.

Gracias por escuchar.

Referencias:

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