Artículos Originales 

TERAPIA GÉNICA
            Ignacio Zarante, MD, MSc 

 

Del Instituto de Genética Humana y de la Facultad de Medicina, Pontificia Universidad Javeriana,  Bogotá. Las líneas de investigación de este Instituto van desde la caracterización molecular de diferentes enfermedades genéticas hasta los estudios de poblaciones. Fundado por Jaime E. Bernal Villegas, MD, PhD y dirigido por el autor de esta revisión, tiene ya más de veinte científicos con doctorados en ciencias, según informe de la revista “Dinero”. En cuanto a diversidad humana, en Colombia se destaca la estructura biológica y social de la población. Algunos de los proyectos que actualmente desarrollan son la “expedición humana”, el “análisis de marcadores moleculares en poblaciones aisladas colombianas”, “marcadores infecciosos” y “etnopatologìa colombiana” entre otros. En la misma línea trabaja el  Instituto de Errores Innatos del Metabolismo de la misma universidad, que dirige el científico Luis Alejandro Barrera.

Este artículo apareció en la revista MEDICINA (Número 2, 2001) de la Academia Nacional de Medicina  de Colombia, y se reproduce con su permiso para  “Diabetes a Diario”, revista de la Asociación Colombiana de Diabetes.

 

Definición

La terapia génica es el proceso por el cual se inserta material genético en una célula, con el fin de hacer que esta produzca una proteína normal. Las utilidades van desde curar enfermedades unigénicas hasta modificar el equilibrio del sistema inmune, permitiendo la modulación de la respuesta contra cualquier antígeno. En esencia es cambiar la secuencia del genotipo de un organismo para que tenga implicaciones fenotípicas.

Historia

Desde el descubrimiento de las enzimas de restricción en el año de 1.970 por Arber y Hamilton se sentaron las bases para transferir genes entre diferentes células u organismos, inclusive pertenecientes a diferentes especies. En 1.978 se realizó la primera hormona recombinante insertando el gen de la insulina en una bacteria E. coli. De allí en adelante se afianzaron los conocimientos necesarios para transferir genes a células humanas con el fin de alterar el fenotipo patológico y generar una nueva forma terapéutica. La primera transferencia se realizó en el año de 1.989 en un paciente con una inmunodeficiencia. Aunque no se encontraron efectos clínicos se explicitó que tampoco había efectos deletéreos como muchos apocalípticamente habían pronosticado. En 1.990 se trató con terapia génica un paciente que padecía de la deficiencia de la enzima adenosina-deaminasa presentando infecciones bacterianas a repetición. Aunque la mejoría fue temporal, con este ensayo se comprobó que la terapia génica tenía posibilidades terapéuticas reales.

Consideraciones generales

La terapia génica es un método que puede ser usado para el manejo de trastornos hereditarios, así como de enfermedades adquiridas. En las de origen puramente genético están todas las alteraciones unigénicas, principalmente las que presentan un mecanismo de herencia recesivo, en donde se ha demostrado la relación  entre un gen y una proteína. Las patologías adquiridas como neoplasias o enfermedades infecciosas tienen un abordaje curativo y otro preventivo, ya que si pudiéramos cambiar la susceptibilidad genética de un individuo a una cierta patología podríamos prevenir la aparición de ese fenotipo y estaríamos “vacunando” a las personas contra padecimientos multifactoriales.

Metodología

Para introducir un gen en una célula eucariote se utilizan vectores que transportan normalmente material genético a las células como virus o fagos. El DNA o RNA de estos organismos es cortado con enzimas de restricción con el fin de quitar las regiones patógenas e insertar en estas zonas de su genoma el gen de interés médico. Una vez recombinado el genoma del vector con el nuevo material genético, este se ensambla de forma fisiológica y se le deja “infectar” o trasnfectar la célula blanco. El vector, al realizar sus procesos de incorporación al genoma humano y a sus mecanismos de trascripción y traducción de proteínas terminará finalmente generando cantidades importantes de la proteína normal que seguramente va a tener efectos terapéuticos en el paciente.

Clasificación

La terapia génica se divide según la metodología utilizada en terapia In vivo o Ex vivo. En la primera se realiza la transfección del material genético directamente a las células del tejido del paciente. Un ejemplo de este sistema es infectar por inhalaciones con virus modificado, la mucosa respiratoria de los pacientes con fibrosis quística. La segunda estrategia muy utilizada para el tejido hematopoyético se trata de extraer parte de las células afectadas del paciente para realizar la modificación en el laboratorio y posteriormente introducir este tejido modificado (“curado”) nuevamente en el paciente. Otra forma de clasificar la terapia génica es utilizando el tipo de célula blanco: Germinal o somática. La terapia sobre células germinales ha sido ampliamente rechazada en vista de que estaríamos influyendo sobre individuos aún no nacidos y sin los conocimientos suficientes para comprender las posibles implicaciones deletéreas que se podrían producir en un genoma pluripotencial.

Vectores

Los vectores que transportan material genético dentro de las células son de tipo viral o no viral. En los primeros se ha trabajado principalmente con Adenovirus, Herpes virus y Retrovirus. Estos son modificados para disminuir su capacidad replicativa haciéndolos inocuos para la célula. Los métodos no virales incluyen transporte del DNA en liposomas, electroporación, inyecciones de DNA desnudo o bombardeo con partículas de oro.

Usos

En la actualidad la terapia génica se utiliza para el tratamiento de enfermedades unigénicas, cáncer, enfermedades infecciosas y otras como la esclerosis lateral amiotrófica, la artritis reumatoide o la diabetes mellitus. La mayoría de esfuerzos se han dirigido hacia patologías del tejido hematopoyético o neoplasias. Las neoplasias dependientes de tejido nervioso son unas de las más promisorias para su curación, ya que las células son infectadas con virus que generan muerte celular solo en las zonas donde el vector se incorpora y por lo tanto las células normales de tejido nervioso no se verán afectadas por el tratamiento.

Limitaciones

El principal obstáculo que afronta la terapia génica es la imposibilidad técnica de introducir el material genético en el mismo sitio donde están los genes anómalos. La mayoría de vectores deja los nuevos genes extracromosómicos por lo que el efecto se pierde rápidamente por digestión del DNA o por que en las mitosis sucesivas el nuevo material no se incorpora a los cromosomas. La farmacocinética de los vectores virales o no virales es un elemento importante para un adecuado tratamiento y hasta ahora se han empezado ha hacer las primeras consideraciones sobre la mejor manera de abordar el problema. En la mayoría de trabajos realizados hasta ahora, la limitación principal es el corto tiempo de expresión de la proteína nueva. Por múltiples razones la célula termina evitando la trascripción y traducción del gen modificado y el efecto terapéutico desaparece. Otros efectos secundarios que se han visto son la reacción inmune contra el nuevo producto o la activación de otros sistemas génicos que por ignorancia en la fisiología de la genética es imposible prever su disregulación.

Actualidad

En el momento actual se han descrito en la literatura 425 protocolos para realizar terapia génica en humanos y se han intervenido más de 3.400 pacientes en el mundo. El 70% de las terapias realizadas han sido para intervenir procesos neoplásicos, un 12 % sobre enfermedades infecciosas y un 9% sobre patologías unigénicas. Los métodos más utilizados como vectores son el retrovirus, los liposomas y los adenovirus.

Conclusiones

La terapia génica se erige en la actualidad médica como una de las formas más promisorias de terapéutica pero todavía hace falta encontrar la respuesta a muchos interrogantes conceptuales y técnicos para que esta sea un arma útil contra la amplia gama de patologías que enfrentamos los seres humanos. Los avances en genoma humano y en regulación génica seguramente van a traer los elementos necesarios para hacer de la terapia génica la nueva forma de manejar la salud en el mundo.

 

BIBLIOGRAFIA

 

  1. Bach J.F.: insulin-dependent diabetes mellitus as an autoimmune disease. Endocr Rev 15:516-542, 1994

  2. Eisenbarth G.S.: Molecular aspects of the etiology of type ¡ diabetes mellitus. Journal of Diabetes and its implications 7:142-150, 1993

  3. Arnush M. et al: Potential role of resident islet macrophage activation in the initiation of autoimmune diabetes. J. Clin. lnvest. 102:2684-2691, 1998

  4. Mandrup - Poulsen et al: Cytokines and the endocrine system. II. Roles in substrate metabolism, modulation of thyroidal and pancreatic endocrine cell functions and autoimmune endocrine diseases. Eur. Journal of Endocrinology 134:21-30, 1996

  5. Yamada K. et al: Mouse islet cell lysis mediated by interleukin-1 -induced Fas. Diabetologia 39:1306-1312, 1996

  6. Rose N.R., Bona O.: Defining criteria for autoimmune diseases (Witebsky’s postulates revisited). lmmunol. Today 14:426-430, 1993

  7. Rotter JL, Valdheim C.M., Rimoin D.L.: Genetics of diabetes mellitus. ln Rifkin H., Porte D (eds) Diabetes Mellitus. Theory and practice de. 4. Elsevier, Amsterdam, pp. 378-413, 1990

  8.  Thomson Gabriel: Mapping disease genes: Family-based association studies. Am. J. Hum. Genet. 57:487-498, 1995

  9. Lo S.S., Tun R.Y., Hawa M., Leslie R.D: Studies of diabetic twins. Diabetes Metab. Rey 7:223-238, 1999

  10. Laakso M., Reunanen A., Klaukka T., et al: Changes in the prevalence and incídence of diabetes mellitus in Finnish adults, 1970-1987. Am. J. Epidemiol. 133:850-857, 1991

  11. Songini M., Muntoni 5.: High incidence of type diabetes in Sardinia, Lancet 337:1047,1991

  12. King M.L., Shaiakh A., Bidwell O. et al: Coxsackie-B-virus-specific lgM responses in children with insulin dependent (juvenile-onset; type 1) diabetes mellitus. Lancet 1:1397-1399, 1983

  13. Kaufman D.L., Erlander M.G., Clare-Salzler M., et al: Autoimmunity to two forms of glutamate decarboxylase in insulin-dependent diabetes mellitus. J. Clin. lnvest. 89:283-292, 1985

  14. Elliot R.B., Martin J.M: Dietary proteins: a trigger of insulin-dependent diabetes in the BB rat? Diabetologia 26:297-299, 1984

  15. Cortett J.A., Wang J.L, et al; lnterleukin 1Í3 induces the formation of nitric oxide by B-cells purified from rodent islets of Langerhans. J. Clin. lnvest. 90:2384-2391, 1992

  16. Rose N.R: Autoimmune Diseases: Tracing the shared threads. Hospital practice. 1997

  17. Lacy P. E: The intra-islet macrophage and type ¡ diabetes. The Mount Sinai Journal of Medicine 61(2): 170-174, 1994

  18. Lee W.C., Zhong O., Quian S. et al: Phenotype function and in vivo migration and sut-vival of allogenic dendritic cell progenitors genetically engineered to express TGF-fr Transplantation 66:1810-1817,1998

  19. Bendtzen K., Mandrup-Poulsen T., et al: Cytotoxicity of human interleukin-1 for pancreatic islets of Langerhans. Science 232:1545-1547,1986

  20. Hanenberg H., Kolb-Bachofen, Kantwerk-Funke G., Kolb H.: Macrophage infiltration precedes and is prerequisite for lymphocytic insulitis in pancreatic islets of pre-diabetic BB rats. Diabetologia 32:126-134,1989

  21. Yagi N., Yokono K., Amano K. et al: Expression of intercellular adhesion molecule 1 on pancreatic ¡3-cells destruction by cytotoxic T-cells in murine autoimmune diabetes. Diabetes 44:744-751,1995