La ayuda para pacientes con enfermedad de células falciformes puede provenir pronto de la edición de genes para corregir la mutación que causa la enfermedad y aumentar la hemoglobina fetal protectora del paciente.
Una nueva investigación muestra que usar CRISPR-Cas9 y una plantilla de ADN corta correctiva para reparar la mutación de células falciformes en las células madre hematopoyéticas HSC de un paciente podría ser eficiente y seguro.
El bioingeniero Gang Bao de la Escuela de Ingeniería Brown de la Universidad de Rice realizó la investigación en colaboración con el Texas Children's Hospital, el Baylor College of Medicine y la Universidad de Stanford. La revelación es una de varias en un nuevo estudio dirigido por Bao y Vivien Sheehan, profesora asistenteen Baylor y miembro del programa de células falciformes en el Centro de Hematología del Texas Children's.
El estudio de acceso abierto aparece en la revista Oxford Academic Investigación de ácidos nucleicos .
La enfermedad de células falciformes, que afecta a aproximadamente 100,000 estadounidenses y millones en todo el mundo, es una afección hereditaria dolorosa y a menudo fatal. Una sola mutación en la subunidad beta de la hemoglobina también conocida como beta-globina obliga a los glóbulos rojos normales en forma de disco a endurecerse y tomarformas características de "hoz". Estas células pueden dañar las paredes de los vasos y coagular los vasos sanguíneos pequeños, deteniendo el suministro de oxígeno a los tejidos.
Hoy, algunas personas que padecen la enfermedad son tratadas con células madre de un donante compatible relacionado, una opción que los investigadores dicen que está disponible para menos del 15% de los pacientes. Una mejor estrategia sería modificar las células madre y progenitoras hematopoyéticas propias del pacienteHSPC, una opción disponible teóricamente para todos los pacientes porque no habría riesgo de rechazo.
Idealmente, las células madre aisladas de la médula ósea del paciente serían editadas y probadas genéticamente, y la quimioterapia se usaría para reducir las células madre del paciente para dejar espacio para las células editadas. Bao dijo que las células corregidas se implantarían nuevamente enel paciente, donde podrían proliferar y generar células sanguíneas sanas.
Para el nuevo estudio, y por primera vez, Bao y su equipo probaron HSPC de pacientes en roedores y demostraron que una fracción de las células editadas por genes de los pacientes podría sobrevivir y funcionar durante aproximadamente 4 meses.
Estas células madre provenían de la sangre periférica de cinco pacientes y de la médula ósea de dos pacientes con la enfermedad, todas obtenidas por Sheehan. El laboratorio de Sheehan caracterizó el tipo de hemoglobina producida por las células editadas y mostró que la edición de genes puede proporcionar suficientehemoglobina protectora y normal para prevenir la hoz, incluso bajo la hipoxia severa que promueve la hoz.
Las primeras pruebas que utilizaron la proteína Cas9 de tipo salvaje, las "tijeras" que atacan y cortan secciones específicas de ADN de Streptococcus pyogenes, condujeron a células madre con altos niveles de ediciones de ADN no intencionadas. Estas ediciones fuera del objetivo incluían grandes deleciones cromosómicase inversiones que podrían causar enfermedades.
En una segunda ronda de pruebas, el laboratorio de Rice adoptó una versión más reciente de "alta fidelidad" de Cas9 desarrollada por Integrated DNA Technologies. Eso condujo a una reducción significativa de las ediciones fuera del objetivo, dijo Bao.
No todas las células madre aisladas de un paciente con la mutación falciforme se reparan mediante la edición de genes. En el mejor de los casos, según los experimentos del laboratorio Bao, reparó hasta el 40% de ellas. En otro 50% de las células, el ADN fuecortado y no reparado por la plantilla de ADN correctivo, pero eso pareció aumentar la expresión de hemoglobina fetal HbF de las células madre, un tipo hecho por un gen diferente que no porta la mutación falciforme y que normalmente se apaga unos meses despuésnacimiento.
Se sabe que la hemoglobina fetal silencia los efectos de la enfermedad de células falciformes. Bao sospecha que si la expresión de hemoglobina fetal en las células editadas persiste, el 90% de las células madre de los pacientes tendrán la mutación falciforme reparada o la anemia falciforme será prevenida porhemoglobina fetal.
"Esperamos que si extraemos una fracción de HSPC de la médula ósea de un paciente y dañamos los restantes, luego editamos los HSPC y los devolvemos, la combinación de células con genes corregidos y que expresan HbF será suficiente paracura la enfermedad ", dijo Bao.
El 10% de las células madre continuaron produciendo células falciformes no debería ser una gran preocupación, dijo. "La buena noticia es que los glóbulos rojos normales tienen una vida útil aproximadamente nueve veces mayor que la de las células falciformes", dijo Bao ".Eso significa que con el tiempo, la mayoría de los glóbulos rojos serían células normales. Ese es el escenario que nos gustaría ver ".
Los investigadores aún no saben si reducir la beta-globina para aumentar los niveles de hemoglobina fetal proporcionaría un beneficio duradero o si corre el riesgo de inducir beta talasemia, un trastorno sanguíneo que reduce la producción de hemoglobina. "Existe un riesgo,y necesitamos entenderlo mejor ", dijo Bao.
Tampoco está claro cuántas células madre deben editarse para proporcionar alivio a largo plazo a un paciente. "No sabemos qué porcentaje de los HSC con corrección genética podría tratar eficazmente la enfermedad de células falciformes", dijo. "Algunosla gente dice solo un pequeño porcentaje, y algunos dicen 5-10%. Supongo que alrededor del 5% sería suficiente, pero el porcentaje exacto solo podría establecerse a través de ensayos clínicos ".
El camino hacia los ensayos en humanos aún puede llevar algún tiempo, dijo Bao. "En cuanto a la tecnología, estamos listos para hacer un ensayo clínico", dijo. "Pero obtener la aprobación de un ensayo requerirá muchos recursos.necesita compilar los datos y hacer experimentos adicionales para abordar los problemas de seguridad "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :