Edición genómica para tratar el VIH con una única inyección
Amparo Tolosa, Genotipia
Investigadores de la Universidad de Tel Aviv han desarrollado una estrategia dirigida a tratar el VIH con una única inyección de terapia. La estrategia, que ha mostrado buenos resultados en modelos en ratón, consiste en modificar genéticamente las células B para que produzcan anticuerpos capaces de neutralizar al virus.
Casi 40 años después del descubrimiento del Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH), la infección que causa ha pasado de derivar en una enfermedad mortal a ser una enfermedad crónica controlada con éxito en la mayoría de los casos. Pese a los notables avances que esto supone, el VIH todavía no tiene un tratamiento definitivo, debido en gran medida a la gran variabilidad del virus y a su capacidad para adaptarse, así como a mantenerse durmiente en algunas células.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Tel Aviv proponen una estrategia para hacer frente al virus basada en reprogramar a las células B (también conocidas como linfocitos B) del propio organismo para que produzcan anticuerpos neutralizantes capaces de unirse al VIH y favorecer su destrucción. La ventaja de la estrategia, que de momento solo se ha evaluado en ratones, es que supone una única inyección de tratamiento que, además, tiene el potencial de evolucionar según lo haga el virus.
Células B modificadas in vivo para producir anticuerpos frente al VIH
Las células B del sistema inmunitario responden a la presencia de agentes patógenos específicos produciendo anticuerpos que reconocen moléculas concretas de los patógenos y activan la respuesta del sistema inmunitario. En el caso del VIH se ha observado que ciertos anticuerpos pueden unirse al virus y neutralizar su acción. Sin embargo, la vida media de estas moléculas es muy reducida, lo que favorece la recuperación del virus y aparición de resistencias.
Otra aproximación indirecta para obtener anticuerpos neutralizantes en el organismo es obtener y modificar células B en el laboratorio para que produzcan los anticuerpos deseados y luego introducirlas en el paciente. El problema es que esta aproximación in vitro está fuertemente limitada por la complejidad técnica de obtener, modificar y cultivar estas células fuera del organismo, así como por la dificultad de escalarla para un uso más amplio, lo que sería deseable para su implementación clínica. En este contexto, la modificación de las células B en los propios pacientes representaría una oportunidad muy interesante. Tanto para la infección por VIH como para otras enfermedades.
“Cuando las células B modificadas encuentran al virus, el virus los estimula a dividirse por lo que estamos utilizando la propia causa de la enfermedad para combatirla”, señala Adi Barzel, investigador de la Universidad de Tel Aviv y director del trabajo. “Además, si el virus cambia, las células B también lo harán para combatirlo por lo que hemos creado el primer medicamento que evoluciona en el organismo y derrota a los virus en su carrera armamentística”.
CRISPR y vectores víricos para modificar in vivo las células B
Para editar las células B los investigadores recurrieron al sistema CRISPR de edición genética y a vectores virales modificados para hacer llegar los diferentes componentes de CRISPR al interior de las células.
El equipo utilizó dos vectores virales modificados. Inicialmente, en uno de ellos introdujeron los componentes CRISPR: una enzima nucleasa que corta el ADN y un ARN guía que la posiciona en la localización del genoma donde se quería insertar el gen. Y en el segundo vector viral se incluyó la información genética correspondiente al anticuerpo neutralizante de interés, flanqueado por regiones homólogas que favorecen su integración en el punto de corte introducido por la nucleasa. Esta distribución se modificó posteriormente, incluyendo el ARN guía en el segundo vector, para garantizar que la edición de las células sólo se producía en las células que incluían los dos vectores virales. Otra optimización posterior fue expresar los componentes de CRISPR de forma específica en células B, utilizando secuencias reguladoras propias de estas células, para evitar la edición en tejidos no deseados.
Además, los investigadores diseñaron el sistema para que la información genética con el anticuerpo terapéutico se integrara en la región IgH, la misma donde se localizan los genes responsables de la producción de anticuerpos. Mediante esta estrategia buscaban conseguir que los anticuerpos generados estén regulados de forma natural y su expresión (y procesado del ARN mensajero) se produzca de forma adecuada. Además, como se trata de una región donde se favorece la hipermutación, de forma simultánea se induce la producción de anticuerpos neutralizantes variados (lo que ofrece mayores posibilidades de contrarrestar al virus si este evoluciona).
Resultados prometedores en ratones
De momento, los investigadores han probado la efectividad de la estrategia en modelos en ratón, donde han obtenido resultados preliminares positivos.
Para modelar lo que sería la infección de los pacientes, que supone que hay células B activadas por el virus en el organismo, el equipo inmunizó a los ratones con las proteínas hacia las que se dirigen los anticuerpos neutralizantes de interés, antes y en varias ocasiones tras la administración del tratamiento.
Tras una inyección sistémica de la terapia, los investigadores detectaron la integración del gen que codifica los anticuerpos en la localización específica del genoma en una proporción de diferentes tipos de linfocitos B.
Además, el equipo detectó que tras las inmunizaciones, las células B editadas son activadas por la presencia de los antígenos (equivalentes a los virus en los pacientes) y se induce su proliferación. También observaron que, posteriormente, las células B con las modificaciones se diferenciaron en células plasmáticas secretoras de los anticuerpos neutralizantes a niveles capaces de neutralizar cepas de VIH sensibles.
Para evaluar la seguridad del tratamiento los investigadores evaluaron si se habían producido otras modificaciones no deseadas en el genoma y encontraron que un 95% de los cortes en el ADN inducidos por la nucleasa se habían producido en la localización correcta. En el caso de la edición no específica, esta se produjo principalmente en intrones o regiones no codificantes.
Estrategia pendiente de optimización y evaluación en modelos más cercanos a humanos
El trabajo muestra que es posible, al menos en ratón, editar células B in vivo y abre un camino hacia la edición de linfocitos en el propio organismo, opción que tendría interés no solo en el tratamiento del VIH sino en otras enfermedades humanas como podrían ser las infecciones persistentes, las enfermedades autoinmunes o el cáncer.
De momento, no obstante, antes de plantear cualquier aproximación en humanos, la estrategia debe ser optimizada en cuanto a niveles de producción de anticuerpos y seguridad, además de ser evaluada en otros modelos animales. Los investigadores plantean ya algunas mejoras de interés, como utilizar nucleasas más específicas y una regulación de la expresión más precisa. También proponen utilizar primates no humanos con infecciones similares al VIH donde esperan obtener una mejor activación de las células B por parte de los antígenos.
Referencia: Nahmad, A.D., Lazzarotto, C.R., Zelikson, N. et al. In vivo engineered B cells secrete high titers of broadly neutralizing anti-HIV antibodies in mice. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01328-9
Fuentes: Breakthrough Technology Could Lead to One-Time HIV Treatment. https://english.tau.ac.il/combating_AIDS
Hartweger, H., Nussenzweig, M.C. CRISPR comes a-knock-in to reprogram antibodies in vivo. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01299-x
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