Administración del ADN
A pesar de su pasado turbulento, la terapia genética está encontrando cierta acogida en el campo de la prevención del VIH
La popularidad de la terapia genética ha experimentado altibajos entre los investigadores desde que, hace cuatro décadas, fue conceptualizada en un artículo de Science. En la actualidad está en una fase de auge, sobre todo en el ámbito de investigación del VIH, donde se está evaluando principalmente como estrategia terapéutica. Pero la tecnología también ha hallado partidarios entre las filas de los investigadores en la prevención del virus.
La terapia genética, como su nombre sugiere, consiste en el uso y manipulación de los genes para tratar o prevenir enfermedades. Algunos estudios implican el reemplazo de un gen disfuncional con una copia sana del mismo. Otros “desactivan” un gen mutado que funciona de forma inadecuada o introducen un nuevo gen en el cuerpo para luchar contra la enfermedad. En general, se utilizan virus debilitados cultivados en laboratorios para manipular el ADN cromosómico de las células o para incorporar nuevos genes en su núcleo.
Hasta la fecha, solo se han comercializado unas pocas terapias genéticas. Por primera vez en el mundo occidental, reguladores europeos han dado su aprobación a la empresa biotecnológica holandesa uniQure para vender un producto denominado Glybera para el tratamiento del déficit de lipoproteína lipasa. Este raro defecto genético hace que las personas no puedan digerir la grasa de forma adecuada, provocando casos agudos y recurrentes de pancreatitis. Glybera administra una copia buena del gen de la lipoproteína lipasa en un vector viral mediante una serie única de inyecciones intramusculares en la pierna, de modo que las células que incorporen el gen sean capaces de producir la proteína funcional.
Pero no es la primera terapia genética aprobada. En 2004, los organismos reguladores chinos dieron su visto bueno a una terapia llamada Gendicine para el tratamiento de determinados cánceres de cabeza y cuello. Fabricado por Shenzhen SiBiono GeneTech, este producto introduce un gen sano de la proteína 53 (p53, un supresor tumoral) en el tejido humano, de manera que los pacientes comienzan a producir p53 funcional, no únicamente la variedad mutante que algunos estudios han vinculado a la susceptibilidad al cáncer.
De todos modos, dada su novedad, la terapia genética sigue considerándose de alto riesgo y las agencias normativas han fijado muy alto el listón para considerar seguras y eficaces estas terapias. Por tanto, hoy en día únicamente se evalúa en el tratamiento de enfermedades incurables y mortales en potencia, y sigue siendo meramente experimental en la mayor parte del mundo.
Cuando se empezó a probar la terapia genética en las décadas de 1980 y 1990, se produjo una exageración por parte de los medios, presentándola como el siguiente gran paso de la medicina. Sin embargo, se volvió muy controvertida a raíz de que Jesse Gelsinger, un chico de 18 años que padecía una enfermedad congénita del hígado, falleciera en 1999 durante un ensayo de terapia genética en la universidad de Pensilvania (UPENN). La causa de la muerte se atribuyó al vector viral (un virus adenoasociado modificado [AAV]) empleado para transportar el gen que faltaba al chico. El virus está presente de forma generalizada en humanos y normalmente es inofensivo, pero parece ser que Gelsinger sufrió una reacción desproporcionada de su sistema inmunitario que resultó mortal. La muerte del joven dio lugar a investigaciones gubernamentales, demandas y muchas protestas públicas. Al investigador principal del ensayo, James Wilson, se le prohibió dirigir ningún ensayo regulado por la Agencia de la Alimentación y el Medicamento de EE UU (FDA) durante cinco años, aunque más adelante pudo rehacer su carrera de investigador.
Desde entonces, la tecnología ha evolucionado lo suficiente como para que esta estrategia pueda constituir una alternativa viable para el tratamiento de un número creciente de dolencias. Los avances realizados tanto en los vectores empleados para transportar los genes como en las técnicas usadas para su administración han permitido realizar estudios sobre tratamientos contra distintas enfermedades, desde la ceguera hereditaria, hasta la hemofilia o la infección por VIH. Mientras tanto, el propio VIH se ha convertido en una herramienta para la terapia genética.
Hace muy poco tiempo, un equipo de investigadores de la UPENN informó del uso de una forma desactivada del virus para reprogramar el sistema inmunitario de una paciente de seis años que sufría leucemia, una estrategia que se está estudiando también en otros hospitales. En primer lugar, se extrajeron millones de células-T de la niña y, posteriormente, se utilizó VIH desactivado para introducir nuevos genes en dichas células a fin de enseñarlas a actuar contra el cáncer. Estas células-T modificadas fueron administradas por vía intravenosa. Bruce Levine, uno de los investigadores implicados en el ensayo, afirmó que la estrategia sería como convertir las células-T en ‘misiles dirigidos’. “Muchas personas aquí rompimos a llorar cuando nos enteramos de que se estaba recuperando y le daban el alta de la UCI”, indicó Levine, director de la Instalación de Producción de Células Clínicas y Vacunas de la UPENN. A día de hoy, la enfermedad de la niña está remitiendo.
Puentear la respuesta inmunitaria
La terapia genética también está encontrando novedosas aplicaciones en la prevención del VIH. El enfoque de las vacunas preventivas no ha conseguido generar unas respuestas inmunitarias ampliamente protectoras frente al VIH. Esto se debe a la gran variabilidad del virus y a que éste ha hallado varias estrategias para evadir tanto las respuestas de anticuerpos y celulares del sistema inmunitario, esenciales para que la vacuna induzca inmunidad. En consecuencia, se ha intentado complementar la capacidad del sistema inmunitario proporcionando directamente al organismo los anticuerpos capaces de actuar frente a un amplio abanico de variantes del VIH.
Se ha observado que la infusión de dichos anticuerpos en personas con VIH consigue un control temporal de la carga viral incluso en ausencia de terapia antirretroviral. Esto sugiere que la inyección de una dosis suficientemente grande de esos anticuerpos (lo que se denomina inmunización pasiva) podría suponer una medida de protección frente al VIH. Con todo, cualquier esfuerzo de este tipo por inmunizar de forma generalizada a las personas frente a este virus resultaría prohibitivo, aunque algunos financiadores están interesados en estudiar dicho enfoque para establecer una prueba de concepto de esta estrategia. Es por este motivo que se está valorando la terapia genética como un modo de “fabricar” dichos anticuerpos en las propias personas.
Philip Johnson, profesor de pediatría en el Hospital Infantil de Filadelfia, es un pionero en este enfoque de transferencia de genes. Hace una década, empleó un vector AAV recombinante para transferir el gen que expresa el b12, uno de los primeros anticuerpos ampliamente neutralizantes (bNAb) descubiertos contra el VIH en células musculares de ratones. Se eligió ese vector porque expresa de forma persistente los genes extraños y, de hecho, los ratones produjeron el b12 hasta seis meses después de una única inyección del vector AAV. Sin embargo, este enfoque no se probó en seres humanos.
En 2009, Johnson publicó los resultados de un estudio fundamental que empleó un vector AAV que portaba genes que codifican un tipo de anticuerpo de diseño elaborado a partir de fragmentos de distintos anticuerpos. Esas moléculas similares a los anticuerpos fueron capaces de unirse a la proteína de la cubierta del virus de la inmunodeficiencia símica (VIS, la versión del VIH en monos) y fueron diseñadas específicamente para inhibir una cepa del VIS conocida como SIVmac316. Los monos que recibieron los vectores AAV con los anticuerpos de diseño resistieron a la infección por SIVmac316, mientras que los del grupo de control adquirieron el VIS tras verse expuestos al virus.
Desde entonces, el laboratorio de Johnson ha incorporado un bNAb completo (denominado PG9) en un vector AAV para valorar su potencial uso preventivo del VIH. Su equipo pretende poner en marcha un ensayo de fase I en colaboración con IAVI (que ayudó a aislar el anticuerpo) para probar la seguridad y viabilidad del vector. Por su parte, el laboratorio del premio Nobel David Baltimore, en el Instituto Tecnológico de California, está siguiendo una estrategia similar a la del doctor Johnson, pero empleando un vector AAV diferente y otros bNAb. En ambos casos, el objetivo es que, en última instancia, los anticuerpos sean expresados y secretados por las células musculares. El laboratorio de Baltimore ha bautizado esta estrategia como inmunoprofilaxis vectorizada, o IPV.
Alejandro Balazs, un investigador posdoctoral en el laboratorio de Baltimore, declaró que su equipo había pretendido inicialmente buscar un enfoque diferente: insertar genes en las células madres sanguíneas para intentar crear una población de células B capaces de generar anticuerpos naturales. Pero la cantidad de anticuerpos producida fue “demasiado baja como para que tuviera capacidad profiláctica de forma sistemática”. Hace unos seis años, el equipo dirigió su atención a la IPV y, recientemente, evaluó la estrategia de transferencia de genes en ratones humanizados. A finales de 2011, informó de que dos de los anticuerpos probados protegieron a los ratones humanizados frente a dosis de VIH superiores a las que estarían presentes en la transmisión durante el sexo (véase ‘De ratones y hombres’, en ‘Lo más destacado’ del VAX de noviembre de 2012).
El laboratorio pretende colaborar con el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de EE UU (NIAID) para evaluar la IPV en un ensayo de fase I, aunque no se ha determinado qué anticuerpo emplear en el vector AAV, señala Balazs. A diferencia del grupo de Johnson, el de Baltimore probablemente pruebe la terapia genética antes en personas con VIH. “Creemos que sería más sencillo [desde el punto de vista regulatorio] si trabajamos primero con pacientes con VIH que estén tomando terapia, y pensamos que existen argumentos que justificarían por qué les podría resultar beneficioso”, apunta Balazs.
Aumento de la producción
Por supuesto, el uso de vectores AAV para transferir genes entraña sus propios problemas. La investigación en terapia genética contra otras enfermedades, como la hemofilia, reveló que algunos vectores AAV inducen respuestas de células-T CD8 que actúan sobre el virus para eliminarlo. Además, no todas las cepas de AAV tienen suficiente afinidad por determinados tejidos, lo que puede impedir que los genes terapéuticos alcancen sus centros de fabricación celular. Por otro lado, a pesar de que se han descubierto más de 120 nuevos AAV a lo largo de la última década (muchos de ellos por el propio Wilson), no todos estos vectores son buenos para transportar los genes.
Asimismo, ha resultado difícil diseñar vectores y genes que expresen una cantidad suficiente de la proteína deseada en las células a fin de desencadenar una respuesta inmunitaria bastante potente contra un patógeno. Científicos del Programa de Terapia Genética de la Facultad de Medicina Perelman de la UPENN han superado algunas de estas dificultades seleccionando vectores AAV con una afinidad específica por tejidos donde se supone que tienen que administrarse los genes.
También se están estudiando métodos para optimizar los propios genes y potenciar su expresión. De forma reciente, el programa de terapia genética de la UPENN estableció una colaboración con la empresa californiana DNA2.0 para evaluar el uso de la tecnología GenGPS de dicha compañía a fin de optimizar los genes que codifican bNAb del laboratorio del científico Michel Nussenzweig, en la Universidad Rockefeller.
El código genético se lee en tripletes, denominados codones, y los 20 aminoácidos que constituyen todas las proteínas están representados por 61 codones. En otras palabras, más de un codón codifica un determinado aminoácido. Pero no todos los codones son iguales: los distintos organismos (y quizá los distintos tejidos) prefieren determinados codones frente a otros y los leen con más facilidad para crear determinadas cadenas de proteínas. En general, se ha intentado sacar partido de estas peculiaridades seleccionando los codones más habituales para los genes que se desea transferir. “Sin embargo, las personas se han dado cuenta de que estas suposiciones en realidad eran una cuestión de tanteo, y en absoluto algo óptimo”, afirmó Mark Welch, director de diseño genético en DNA2.0. “La cuestión sería: ¿Qué es lo óptimo?”.
El método desarrollado por DNA2.0 adopta un enfoque más sistemático, experimental y computacional para intentar determinar qué codones funcionan mejor. “Queremos ser capaces de producir una cantidad suficiente [de anticuerpo] en el tejido para tener una respuesta lo bastante buena”, señaló Welch. La tecnología ha sido validada en otros ámbitos de investigación, pero es la primera vez que se emplea de este modo para prevenir el VIH.
Wilson, un profesor de patología y medicina que dirige el Programa de Terapia Genética en la UPENN, declaró que aunque la síntesis de genes se ha vuelto mucho más sencilla, no resulta tan fácil hacer que funcionen. El investigador cree que el éxito en la optimización de los genes mejorará la eficiencia y coste-eficacia del desarrollo de vectores para la terapia genética. El trabajo está financiado por parte de la Colaboración para el Descubrimiento de una Vacuna contra el Sida, de la Fundación Bill y Melinda Gates. “Disponemos de la capacidad para, con mucha rapidez, tomar distintas versiones de un gen, colocarlas en un vehículo de transmisión e inyectarlas en ratones”, afirmó Wilson. “Si se une esto con un grupo que está pensando en el desarrollo de algoritmos, parece algo que se complementa muy bien. Muchas personas pueden sentarse al ordenador, pero en algún momento necesitas a alguien para sintetizar los vectores y probarlos en animales”. O incluso mejor, en humanos.