Investigación de ADN

La terapia génica es una técnica que implica la adición de genes funcionales a las células de un paciente para reemplazar a los genes disfuncionales. La técnica generalmente utiliza virus diseñados para entregar el material genético deseado en las células de un huésped. Siendo que el virus invade naturalmente y altera genéticamente las células, lo convierte en un candidato perfecto para manipular selectivamente el genoma de una célula. Estos virus tienen sus genes virulentos eliminados y reemplazados por genes deseados de interés, de modo que en lugar de enfermar a los pacientes, les dan genes funcionales.

Esto es eficaz para tratar afecciones como la talasemia, una enfermedad de la sangre causada por una mutación genética. Al reemplazar esta mutación genética con un gen funcional, la terapia génica trata la afección y permite al paciente fabricar células sanguíneas funcionales.

Terapia génica in Vivo

Hay dos enfoques diferentes para la terapia génica: in vivo (dentro del cuerpo) y ex vivo (fuera del cuerpo). Cuando se hace in vivo, el virus modificado se inyecta directamente en la región del cuerpo del paciente con células anormales. Esto es de particular utilidad cuando solo ciertas células necesitan manipulación genética, como cuando se dirigen a las células cerebrales en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson y las enfermedades de la retina.

Varias clases de virus son de interés en la administración de terapia génica, como los herpesvirus y los retrovirus, sin embargo, la familia de los adenovirus (incluido el resfriado común) fueron de particular interés en los primeros experimentos in vitro. Desafortunadamente, esta clase de virus puede provocar una respuesta inmunitaria que pone en riesgo a los pacientes.

Los investigadores ahora han cambiado su enfoque hacia el virus adenoasociado (AAV) en la administración de terapia génica, ya que no tiene los genes necesarios para propagarse por sí mismos. Los investigadores transfieren ADN no dañino del adenovirus al AAV para permitirle administrar terapia génica de manera efectiva.

Terapia génica Ex Vivo

La terapia génica ex vivo, por otro lado, implica la extracción de sangre / médula ósea de un paciente y la separación de células maduras e inmaduras. Luego se agrega un gen de interés a las células inmaduras, que se reimplantan en el torrente sanguíneo del paciente. Estas células luego viajan a la médula ósea, donde proliferan rápidamente y reemplazan todas las células defectuosas.

Este es el procedimiento empleado con ZYNTEGLO, terapia génica de pájaro Azul para la beta talasemia que se mencionó anteriormente. ZYNTEGLO se fabrica mediante la extracción de células madre hematopoyéticas («células sanguíneas inmaduras») del paciente, la inserción por un virus de una copia funcional del gen de la beta globina funcional en estas células y la reintroducción de estas células madre funcionales al paciente. Este tratamiento específico se lanzará el próximo año en la asombrosa cifra de 1,8 millones de dólares.

La terapia ex vivo también se ha empleado para tratar la inmunodeficiencia combinada grave o el síndrome del niño burbuja. Esta terapia utiliza retrovirus como el VIH, que son muy buenos para insertar sus genes en las células huésped. Más de 30 pacientes han recibido este tratamiento de SCID y más del 90% de los tratados están en remisión. Este es un enfoque mucho más prometedor que un trasplante de médula ósea, que produce una tasa de remisión del 50%.

Edición del gen CRISPR-Cas9

CRISPR-Cas9 se descubrió en el sistema inmunitario bacteriano, donde se utiliza para defenderse y desactivar el ADN viral invasor. Cas9 es una endonucleasa, o una enzima que puede cortar selectivamente el ADN. La enzima Cas9 se complexa con una molécula de ARN guía para formar lo que se conoce como CRISPR-Cas9.

En primer lugar, Cas9 localiza un área genética específica de interés conocida como PAM, o motivo adyacente de protospacer. Una vez que Cas9 se une al PAM, el ARN guía toma acción para desenrollar una porción del ADN. Esta guía tiene una secuencia genética que coincide específicamente con una región única del ADN, y una vez que se une, Cas9 corta este segmento de ADN como un par de tijeras. La célula intentará reparar esta escisión de una manera propensa a errores, lo que a menudo conduce a segmentos mutados. Esto es útil para eliminar un gen específico o»apagarlo».

Los investigadores están empezando a manipular la enzima Cas9 para hacer más que hacer incisiones. Al agregar diferentes enzimas a Cas9, los científicos pueden editar emparejamientos de bases específicas de nucleótidos, los bloques de construcción del material genético. Al hacerlo, pueden editar con precisión un gen para transformarlo de una forma causante de enfermedad a un gen sano.

CRISPR-Cas9 se puede administrar tanto in vivo, a través de un vehículo de entrega empaquetado como nanopartículas de oro, como ex vivo de una manera similar al sistema ZYNTEGLO (si el virus fue reemplazado por CRISPR-Cas9). Vea el video a continuación para animaciones de las diversas aplicaciones de CRISPR.

Este es rico. Combinación de células madre pluripotentes inducidas derivadas de pacientes (con taquicardia ventricular), terapia génica, #optogenética, #CRISPR, órgano en un chip, para crear un paso de «prueba de ejercicio en un plato» hacia la curación. https://t.co/4FrQUZoVOO pic.twitter.com/jx29UNI8Xu

— Eric Topol (@EricTopol) 17 de julio de 2019