Un equipo de investigación que incluye científicos financiados por NIBIB ha desarrollado un enfoque simplificado para administrar y monitorear la terapia génica para los trastornos cerebrales. El grupo usó gotas para los ojos para administrar el gen de un factor de crecimiento llamado factor estimulante de colonias de granulocitos G-CSF en unmodelo de isquemia cerebral en ratones, que se refiere a la falta de sangre y, por lo tanto, de oxígeno al cerebro. El tratamiento condujo a una reducción significativa de la atrofia cerebral, los déficits neurológicos y la muerte en los ratones. El equipo de investigación también ideó un sistema paraMonitorear el éxito de la entrega de genes mediante resonancia magnética. La combinación de entrega simple y monitoreo no invasivo tiene el potencial de contribuir a estudios mejorados de terapia génica experimental en modelos animales de accidente cerebrovascular, demencia de Alzheimer, trastorno de Parkinson y ELA. El sistema tambiénofrece la posibilidad intrigante de que algún día los trabajadores médicos de urgencias puedan tratar la lesión cerebral aguda mediante la simple administración de gotas para los ojos con un gen terapéutico.
En estudios anteriores en una serie de modelos animales de trastornos cerebrales, incluyendo derrames cerebrales, Alzheimer y Parkinson, el G-CSF fue prometedor como un tratamiento potencial. Sin embargo, cuando se probó en un ensayo en humanos en más de 400 pacientes con accidente cerebrovascular, el G-CSFno mejoró los resultados del tratamiento, por lo que disminuyó el entusiasmo al respecto.
En los estudios realizados en humanos, no fue posible determinar si el G-CSF se expresó con éxito en los cerebros de los pacientes, lo que podría explicar la discrepancia en los resultados en humanos versus ratones. Para probar a fondo la eficacia de cualquier terapia génicaen humanos, es crítico establecer que el gen se expresa en los participantes de la prueba.
Reconociendo que la falta de una tecnología para verificar la expresión génica en humanos era un problema central en tales estudios, Philip K. Liu, Ph.D., del Centro Martinos para Imágenes Biomédicas de la Facultad de Medicina de Harvard, y sus colaboradores, los Dres.H. Prentice y J. Wu, de la Florida Atlantic University, desarrollaron un sistema novedoso para la administración de G-CSF y el monitoreo del tratamiento. Se usó una resonancia magnética para confirmar la administración exitosa y la expresión de G-CSF suministrado al cerebro mediante terapia génica.también se usa para monitorear la efectividad del tratamiento en la isquemia cerebral inducida experimentalmente. El trabajo se informa en la edición de julio de Gene Therapy.
"Esta administración y evaluación nuevas, rápidas y no invasivas de la terapia génica tiene el potencial de traducirse con éxito a los humanos", dice Richard Conroy, Ph.D., Director de la División de Ciencia y Tecnología Aplicadas de NIBIB ".El uso de la resonancia magnética para obtener imágenes específicas y verificar la expresión génica, ahora nos da una imagen mucho más clara de cuán efectiva es la terapia génica. La reducción dramática en la atrofia cerebral en ratones, si se verifica en humanos, podría conducir a tratamientos de emergencia altamente efectivos para el accidente cerebrovascular yotras enfermedades que a menudo causan daño cerebral, como un ataque al corazón ".
El primer objetivo del equipo de Liu era desarrollar una técnica simplificada que permitiera la entrega rápida de G-CSF al cerebro sin tecnologías elaboradas que requieran personal y equipo altamente capacitados. Esto es particularmente importante para el accidente cerebrovascular y el paro cardíaco, donde el tratamiento dentro de unpocas horas son críticas. El segundo objetivo era diseñar un método no invasivo para demostrar que el G-CSF fue entregado al cerebro y expresado a niveles terapéuticos. El objetivo general es demostrar con éxito un sistema en animales que pueda ser traducido a humanos.
Entrega de genes en un modelo de ratón de isquemia cerebral
Los investigadores utilizaron un modelo de ratón de daño cerebral causado por el bloqueo de oxígeno al cerebro. El G-CSF se administró insertando el gen G-CSF en un adenovirus que es seguro en humanos y que se sabe que infecta las células cerebrales de manera eficiente. El adenovirusluego se administró a través de gotas para los ojos. Una ventaja de este método simple de gotas para los ojos es la capacidad de administrar fácilmente múltiples tratamientos. La administración del gen G-CSF en múltiples puntos de tiempo después del bloqueo inducido condujo a una reducción significativa de muertes, atrofia cerebral y neurológicadéficits medidos por pruebas de comportamiento de los ratones tratados.
Verificación de la expresión génica y el éxito del tratamiento con MRI
Los investigadores utilizaron IRM para confirmar que G-CSF se expresó en cerebros de ratones tratados y para visualizar las diferencias en el daño del tejido cerebral tanto en ratones de control como tratados. Para ratones de control, que no recibieron G-CSF en gotas para los ojos, elLa técnica de MRI identificó áreas del cerebro con actividad metabólica reducida y atrofia cerebral eventual como resultado de la isquemia. Los ratones tratados con la terapia génica G-CSF retuvieron niveles normales de actividad metabólica y no revelaron áreas de atrofia cerebral. En promedio, después de la isquemia,El tamaño del cuerpo estriado del cerebro del ratón se redujo más de 3 veces, de 15 milímetros cuadrados en ratones normales a menos de 5 milímetros cuadrados. En contraste, los ratones tratados con G-CSF retuvieron un volumen medio de cuerpo estriado de más de 13 milímetros cuadrados, cerca devolumen normal.
Para confirmar la expresión del gen G-CSF, los investigadores utilizaron un agente de contraste unido a un fragmento de ADN que se dirige al gen G-CSF. La molécula combinada permitió obtener imágenes de resonancia magnética de la expresión del gen G-CSF en el cerebro de los ratones tratados.los ratones tratados con el mismo adenovirus que portaba el agente de contraste unido a un gen de control diferente no produjeron señal de IRM en el cerebro.
"Estamos muy entusiasmados con el potencial de este sistema para su uso eventual en la clínica", dice Liu, "La administración de gotas para los ojos nos permite hacer tratamientos adicionales con facilidad cuando sea necesario. La resonancia magnética nos permite rastrear la expresión y el tratamiento de geneséxito con el tiempo. El hecho de que ambos métodos no sean invasivos aumenta la capacidad de desarrollar y probar con éxito los tratamientos de terapia génica en humanos ".
El grupo ahora está tomando las medidas necesarias para un ensayo clínico, que incluye obtener la aprobación de la FDA para el uso del gen G-CSF en humanos y colaborar con los médicos para desarrollar un protocolo de ensayo clínico.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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