Consiguen revertir una distrofia muscular activando un gen mediante CRISPR para compensar la ausencia de otro

Amparo Tolosa, Genotipia

Investigadores de la Universidad de Toronto han conseguido prevenir y revertir una distrofia muscular congénita en ratones mediante la modulación indirecta de la causa genética. Los investigadores han utilizado la herramienta CRISPR para inducir la expresión de un gen que compensa la pérdida del gen responsable de  la enfermedad.

distrofia muscular congénita
Detalle de la estructura del músculo esquelético. Imagen derivada de: Blausen.com staff. “Blausen gallery 2014”. Wikiversity Journal of Medicine. DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 20018762. [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)].
En ocasiones las enfermedades genéticas están causadas por mutaciones en genes que no resultan dianas apropiadas para diseñar un tratamiento. Esta situación se presenta, por ejemplo, en diversas enfermedades neuromusculares, en las que los genes responsables tienen una estructura compleja y existe un amplio abanico de mutaciones que pueden causar la enfermedad y deberían ser abordadas de forma diferente. En estos casos una estrategia a considerar es actuar sobre otros genes o moléculas que modulan o influyen en la actividad del gen con la mutación, o sobre genes cuya acción puede compensar la carencia del gen responsable. Un ejemplo de estas enfermedades es la distrofia muscular congénita de tipo 1A (MDC1A).

La distrofia muscular congénita de tipo 1A está causada por la presencia de mutaciones en el gen LAMA2, que codifica para una subunidad de las lamininas, proteínas necesarias para el mantenimiento y función de las fibras musculares, así como para la mielinización de los axones neuronales y crecimiento de las neuritas. La ausencia de proteína LAMA2 deriva en la degeneración del músculo esquelético y la alteración de la diferenciación de las células de Schwann que producen la mielina, lo que ocasiona diferentes respuestas fisiológicas y desemboca en la enfermedad.

Los investigadores responsables del estudio ya habían conseguido previamente corregir una mutación del gen Lama2 en ratones, mediante la tecnología CRISPR de edición del genoma. Sin embargo, existen más de 350 mutaciones de diferente tipo en el gen LAMA2 que pueden causar la enfermedad y sería necesario diseñar un ensayo diferente para intentar reparar cada una de ellas en un contexto terapéutico, lo que no es práctico ni viable.

En el nuevo trabajo, los investigadores plantearon una estrategia diferente: modular la expresión de un gen cuya actividad compense la ausencia LAMA2. El candidato en este caso era LAMA1, que codifica para una subunidad de proteína laminina muy similar a la producida por LAMA2. LAMA1no se expresa en músculo esquelético o células de Schwann. Sin embargo, estudios previos habían mostrado que la sobreexpresión transitoria de Lama1 podía mejorar el fenotipo en ratones con miopatía y neuropatía periférica, por lo que esta parecía una buena opción para ratones modelo mutantes para LAMA2.

El gran tamaño del gen Lama1 impide poder empaquetarlo en los vectores víricos que se utilizan habitualmente en terapia génica para introducir genes en las células y favorecer su integración en el genoma. Por esta razón, los investigadores utilizaron una aproximación diferente: adaptaron el sistema CRISPR para aumentar la expresión del gen. Tras comprobar que la herramienta CRISPR permitía aumentar la expresión de Lama1 en células en cultivo, los investigadores evaluaron si funcionaría también in vivo, directamente en ratones modelo. Así, el equipo inyectó los componentes de CRISPR (empaquetados en partículas víricas) en la vena temporal de ratones modelo para distrofia muscular congénita de tipo 1A.

 

la PCR
En la distrofia muscular congénita de tipo 1A, actuar sobre genes moduladores puede proporcionar una solución terapéutica única frente a las múltiples mutaciones del gen LAMA2 que pueden ocasionar la enfermedad.

 

En el caso de ratones de dos días de edad, que todavía no  han empezado a desarrollar los síntomas de la enfermedad, los investigadores observaron que el tratamiento prevenía la aparición de los rasgos patológicos característicos de la enfermedad. Además, el equipo también evaluó la capacidad del tratamiento para revertir los síntomas una vez ya aparecidos. En este caso, los investigadores trataron animales de tres semanas, que ya presentaban parálisis asociada a la enfermedad y observaron que a la mayor dosis utilizada se obtenía una mejora significativa en la función muscular y movilidad de los animales. Tanto en los ratones de corta edad como en los adultos, los investigadores  confirmaron que el tratamiento inducía la expresión de Lama1 en fibras musculares y tejido nervioso.

“Fuimos capaces de prevenir la fibrosis muscular y la parálisis en ratones sin síntomas de enfermedad y revertir estos resultados en ratones en los que ya había parálisis de las extremidades y fibrosis muscular significativa”, señala Ronald Cohn, presidente y CEO de SickKids, el Hospital de Niños de Toronto afiliado a la Universidad de Toronto. “Estos resultados son realmente remarcables dado que incluso si los síntomas de la enfermedad ya se están mostrando, podemos mejorar dramáticamente la progresión de la enfermedad”.

Uno de los requisitos para poder tratar de forma efectiva una enfermedad genética es conocer los mecanismos moleculares que intervienen en la misma e identificar la estrategia más adecuada al espectro de causas genéticas que causan la enfermedad. El estudio muestra que, en enfermedades como la distrofia muscular congénita de tipo 1A, actuar sobre genes moduladores puede proporcionar una solución terapéutica única frente a las múltiples mutaciones del gen LAMA2 que pueden ocasionar la enfermedad.

El estudio ha sido realizado en ratón y deberán realizarse más experimentos antes de poder trasladar los resultados a humanos. De momento, los investigadores se muestran optimistas. “En la actualidad estamos evaluando el efecto a largo plazo de esta aproximación en ratones y trasladando la terapia a células derivadas de pacientes”, señala Dwi Kemaladewi, investigador en SickKids y profesor de Pediatría en la Universidad de Pittsburg en la actualidad. “Estamos muy emocionados sobre explorar el potencial de la tecnología de activación mediante CRISPR en el tratamiento de otras enfermedades genéticas hereditarias o adquiridas”.

Investigación original:  Kemaladewi DU, et al. A mutation-independent approach for muscular dystrophy via upregulation of a modifier gene. Nature. 2019. Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1430-x

Fuente: SickKids-led study first to reverse progression of muscular dystrophy in mice using a modified version of CRISPR. https://www.sickkids.ca/AboutSickKids/Newsroom/Past-News/2019/reversing-muscular-dystrophy-progression-in-mice.html

 

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