Algunas enfermedades no se pueden tratar porque carecemos de un sistema modelo para comprender completamente los síntomas o probar posibles medicamentos. Este es el caso de la enfermedad mitocondrial, una condición rara causada por defectos en el "centro neurálgico celular". Científicos del Centro Max Delbrück de MolecularLa medicina de la Asociación Helmholtz MDC ha desarrollado una nueva estrategia personalizada para abordar la enfermedad mitocondrial reprogramando las células de los pacientes y la ha utilizado para identificar un posible fármaco prometedor.
Las mitocondrias, compartimientos en las células que producen la mayor parte de su energía, son únicas porque llevan su propio ADN, que se hereda solo de la madre de una persona. Las mutaciones en los genes mitocondriales a menudo causan afecciones neurológicas porque las células nerviosas necesitan altos niveles de energía parasu función.
Recientemente se ha hecho posible resolver este problema para las madres que tienen una mutación mitocondrial. Los científicos pueden reemplazar las mitocondrias del óvulo de la madre con las mitocondrias de un donante sano. Esto le da al bebé tres padres genéticos: ADN en el núcleo de la madrey padre, y el de las mitocondrias del donante.
Esta estrategia no es una opción para todas las familias que portan una mutación mitocondrial. La mayoría de los países no permiten que los científicos modifiquen los óvulos humanos. Y la estrategia es puramente preventiva: no ayudará a los niños que ya han heredado mutaciones. Esto tienegrupos motivados como el de Alessandro Prigione en el MDC para continuar buscando otras soluciones.
¿Por qué es difícil la investigación de enfermedades mitocondriales?
"Una razón importante por la que carecemos de buenos modelos para investigar tales enfermedades es que las técnicas altamente refinadas que usamos para modificar genes en el núcleo no funcionan para el ADN mitocondrial", dice Prigione. "Esto causa una falta de modelos animales. Célulalos sistemas de cultivo utilizados hoy en día tampoco representan fielmente las características de las neuronas humanas. "Un desafío importante ha sido encontrar una manera de comprender mejor la forma en que la enfermedad afecta las células nerviosas humanas".
Otra cuestión es que sería importante observar los efectos de los medicamentos en las células, específicamente los tipos más afectados por la enfermedad, antes de administrarlos a los pacientes. Una célula de la piel, que es bastante fácil de aumentar en ellaboratorio, hace frente de manera muy diferente a las mitocondrias defectuosas que una célula nerviosa. Un medicamento puede afectarlas de maneras completamente diferentes.
Una nueva estrategia para controles de drogas
Prigione y su equipo ahora pueden haber resuelto estos problemas de un solo golpe y publicado sus hallazgos en Célula madre celular . Con la estudiante de doctorado Carmen Lorenz en el MDC y el Instituto de Salud de Berlín BIH, se asoció con otros investigadores y científicos del MDC de Francia para idear un nuevo sistema basado en células para llevar a cabo exámenes de drogas.
La estrategia consiste en extraer células de la piel de pacientes con mitocondrias defectuosas y revertirlas a un tipo de célula más básico llamado célula madre pluripotente inducida célula iPS. Ahora se pueden "reprogramar" para asumir otro destino, como las neuronasafectado por la enfermedad mitocondrial.
"Fue crucial establecer un sistema celular con características similares de las células nerviosas afectadas en los pacientes", dice Prigione. "Descubrimos que las células progenitoras neurales muestran propiedades que pueden asociarse con la enfermedad y eran perfectamente adecuadas para su uso enexámenes de drogas a gran escala ". Una serie de pruebas demostraron que estas células creadas artificialmente tenían todas las propiedades de los nervios afectados, incluido el desequilibrio de calcio y la producción de energía reducida observada en los pacientes.
Primeros experimentos prometedores
El siguiente paso fue exponer las células progenitoras neurales a 130 sustancias que ya habían sido aprobadas por la FDA para su uso en el tratamiento de otras enfermedades. Las mediciones funcionales de las células mostraron que un medicamento llamado avanafil revirtió algunos de los desequilibrios celulares causados por eldefecto mitocondrial
"Avanafil es un medicamento aprobado, que es extremadamente prometedor", dice Prigione. "Podemos pasar directamente al siguiente paso de ensayos en pacientes humanos. Nos estamos preparando para esto en este momento. También continuamos probandomuchos más compuestos. Una vez que tenga un buen sistema de modelos, puede examinar los miles de medicamentos ya aprobados por la FDA. Esto crea el potencial de desarrollar tratamientos verdaderamente personalizados, incluso para enfermedades muy raras ".
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Materiales proporcionado por Centro Max Delbrück de Medicina Molecular en la Asociación Helmholtz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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