Investigadores de la Universidad de Pensilvania han desarrollado una terapia génica que trata con éxito una forma de degeneración macular en un modelo canino. El trabajo prepara el escenario para traducir los hallazgos en una terapia humana para una enfermedad hereditaria que resulta en una pérdida progresiva devisión central y que actualmente no se puede tratar.
El estudio, publicado hoy en Actas de la Academia Nacional de Ciencias , fue dirigido por Karina E. Guziewicz, profesora asistente de investigación en la Facultad de Medicina Veterinaria de Penn, y Artur V. Cideciyan, profesor de investigación de oftalmología en la Facultad de Medicina Perelman de Penn. La investigación es parte de una asociación de larga dataentre los científicos de Penn Vet y Penn Medicine para impulsar el gen y otras terapias novedosas para los trastornos de cegamiento.
"En el ojo, tienes estas dos capas de células retinianas integrales que se unen entre sí y, como una cremallera, entrelazan las células de la visión y las células de soporte", dice Cideciyan. "Lo que está haciendo esta enfermedad es básicamente descomprimir esascapas, y lo que hemos hecho es volver a comprimirlas, unirlas bien ".
"Con esta investigación", dice Guziewicz, "hemos demostrado que existe una terapia que funciona en un modelo animal grande. Después de los estudios de seguridad, un ensayo clínico en humanos podría estar a menos de dos años".
Los colegas de Guziewicz y Cideciyan que colaboraron en el trabajo incluyeron científicos de la visión de la División de Terapias Experimentales de la Retina de Penn Vet, Gustavo D. Aguirre, profesor de genética médica y oftalmología, y William Beltran, profesor de oftalmología; y de Penn Medicine Samuel G.Jacobson, profesor de oftalmología.
La mejor enfermedad, o degeneración macular viteliforme, es un trastorno de cegamiento hereditario causado por mutaciones en el gen BEST1. A menudo se manifiesta en niños y adultos jóvenes, despojándolos gradualmente de su visión central.
A través de una variedad de estudios durante los últimos años, el equipo de Penn ha demostrado que los perros también desarrollan una enfermedad sorprendentemente similar. Un estudio de 2014 dirigido por Beltrán reveló que los perros, como los humanos, tienen una pequeña región en el centro desu retina que está densamente repleta de células fotorreceptoras de cono, las responsables de leer, conducir y percibir detalles finos, se llama fóvea. Las mutaciones BEST1 tanto en humanos como en perros comprometen la fóvea, lo que lleva a la pérdida de la visión.
Basado en el éxito del tratamiento de otras enfermedades cegadoras, el grupo ha estado desarrollando una terapia génica para tratar esta afección. Y trabajando con el modelo canino, Guziewicz y sus colegas informaron el año pasado el descubrimiento del defecto subyacente responsable de la enfermedad, el fracaso de unestructura de soporte conocida como epitelio pigmentario de la retina, o RPE, para conectarse estrechamente con las células fotorreceptoras sensibles a la luz. Ese hallazgo les dio a los investigadores las medidas de resultado que necesitaban para determinar con confianza si una terapia génica funcionaría.
En el estudio recientemente publicado, los investigadores probaron aún más la enfermedad Best canina mientras también examinaban a pacientes humanos con mutaciones BEST1 para ver si se podían ver defectos análogos.
Si bien se sabía que la mejor enfermedad y las afecciones relacionadas afectaban la visión central, se sabía desde hace mucho tiempo que los trastornos involucraban disfunciones en toda la retina. Al examinar las retinas de los perros con mutaciones de la enfermedad, los investigadores encontraron una anomalía en toda la retina;La superficie del RPE, crítica para la comunicación con las células fotorreceptoras sensibles a la luz, no se desarrolló normalmente, evitando que los fotorreceptores entren en contacto cercano. Esto se pudo detectar muy temprano, cuando los perros afectados tenían solo 6 semanas de edad.
"Esto fue inesperado", dice Aguirre, "y ayuda a explicar este hallazgo desconcertante en la enfermedad de que, mientras los pacientes tienen lesiones que son muy locales, cuando haces mediciones electrofisiológicas, ves que hay un defecto en toda la retina. Ahora quepodemos ver que esta separación ocurre muy temprano entre el RPE y los fotorreceptores, sabemos que la enfermedad involucra una anormalidad estructural a través de la retina que precede a la pérdida de células fotorreceptoras ".
Un hallazgo adicional que surgió cuando los perros fueron examinados bajo la luz fue que la exposición a la luz aumentó drásticamente la gravedad de la separación de fotorreceptores RPE. Cuando los perros regresaron a la oscuridad, la separación disminuyó.
No se sabe si esta asociación con la luz está presente en pacientes humanos. Pero los investigadores tomaron medidas para mostrar que una separación similar entre RPE y fotorreceptores está afectando la visión. Al medir el tiempo que les tomó a los pacientes adaptarse a la oscuridad o adquirir"visión nocturna", los investigadores obtuvieron un proxy del tiempo que tardan los nutrientes en difundirse entre estas dos capas de células, un proceso que permite la adaptación a la oscuridad. Mostraron que una distancia más larga se asociaba con tasas mucho más lentas de transporte de nutrientes.
"Este flujo de nutrientes normalmente ocurre en una distancia muy pequeña", dice Cideciyan. "Entonces, si tiene una separación entre estas dos capas, la tasa de recuperación para obtener visión nocturna se ralentiza. La implicación es que, si pudiéramos corregirla aposición de estos dos tejidos, también corregiremos el defecto visual "
Eso es lo que los investigadores se propusieron hacer para probar la construcción de la terapia génica. Usando un vector viral inofensivo, inyectaron una copia saludable del gen BEST1, usando la versión canina o humana del gen, en los perros con elversión canina de Best disease, en etapas de enfermedad temprana y media.
Sorprendentemente, pudieron corregir lesiones leves y más graves. Un examen minucioso de los ojos de los perros tratados reveló que la terapia génica restableció la estructura de "cremallera" entre el RPE y las células fotorreceptoras. Para garantizar que su terapia funcionara para corregir estoInterfaz de fotorreceptores de RPE, expusieron a la luz los ojos de perros que habían sido inyectados previamente con terapia génica y vieron que la separación celular activada por fotorreceptores de RPE no ocurrió en el área de las retinas que habían sido tratadas.
"Dado que entendemos el mecanismo de la enfermedad mejor que antes", dice Guziewicz, "también nos permite comprender el mecanismo de rescate. Podemos visualizar estas proyecciones que se extienden desde el RPE que nunca existieron antes; es increíble. Eso restauró elaposición adecuada entre esas dos capas celulares "
La terapia parece ser duradera, ya que los ojos de los perros tratados permanecieron libres de enfermedades durante cinco años.
Queda trabajo por hacer antes de embarcarse en ensayos clínicos en humanos, incluida la identificación de qué pacientes podrían beneficiarse, evaluar qué tan avanzada podría estar una enfermedad y aún así ser tratada de manera efectiva, y garantizar la seguridad para no comprometer la visión que los pacientes aún tienen.Pero, dada la cercanía con la que los perros recapitulan la enfermedad humana, los investigadores esperan que los hallazgos se traduzcan.
"A nivel humano, hay muchas familias que saben que las generaciones anteriores han tenido esta enfermedad, y los jóvenes pueden vivir con miedo de si les va a afectar", dice Jacobson. "Esta es la revelaciónde un mecanismo y un tratamiento para una forma previamente no tratable de degeneración macular juvenil o hereditaria, y ese es un gran paso adelante ".
Además de Guziewicz, Cideciyan, Aguirre, Beltrán y Jacobson, el documento fue escrito por András M. Komáromy, Valérie L. Dufour, Simone Iwabe, Gordon Ruthel y Brian T. Kendrick de Penn Vet; Penn Medicine's Malgorzata Swider yAlexander Sumaroka; Vince A. Chiodo y William W. Hauswirth de la Universidad de Florida; y Elise Héon de la Universidad de Toronto.
El estudio fue apoyado por Foundation Fighting Blindness FFB-TRAP y FFB-Facility Grants, Macula Vision Research Foundation, National Institutes of Health becas EY06855, EY17549, EY001583, EY019304, EY025752 y RR027128, VanFondo Sloun para la Investigación Genética Canina y Hope for Vision.
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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