Noticia Notiweb (Madri+D)l: Identificado un mecanismo molecular implicado en la degeneración neuronal provocada por la enfermedad de Huntington

Estos resultados podrían servir para diseñar nuevas terapias para tratar esta y otras enfermedades que afectan al cerebro

Investigadores del Instituto de Neurociencias de la Universidad de Barcelona (UBNeuro) y el Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS) (Catalunya, España) han descrito un mecanismo, el aumento de síntesis proteica, que participa en la degeneración del tipo de neuronas afectadas en la enfermedad de Huntington, una patología genética neurodegenerativa. Estos resultados, publicados en la revista científica Brain, podrían servir para diseñar nuevas terapias para tratar esta y otras enfermedades que afectan al cerebro.

El trabajo está liderado por Esther Pérez Navarro, profesora de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la UB e investigadora IDIBAPS. También han participado en el estudio investigadores de la Universidad Pablo de Olavide.

La enfermedad de Huntington es un trastorno neurodegenerativo genético causado por la mutación del gen de la huntingtina, que provoca la pérdida precoz de las neuronas estriatales de proyección, con efectos en la coordinación motora y deterioro cognitivo y psiquiátrico. El nuevo trabajo ha analizado el rol que en este proceso tiene la alteración de la síntesis proteica, un mecanismo que permite a las neuronas leer el código genético para sintetizar proteínas.

Para estudiar este mecanismo se analizaron los niveles totales y fosforilados de 4E-BP1, una proteína que inhibe la síntesis proteica, en un modelo de ratón de la enfermedad. «Los resultados muestran que los niveles totales de esta proteína se reducen, mientras que los niveles de fosforilación aumentan, en las neuronas estriatales de proyección de los ratones con la dolencia, en comparación con los ratones control, por lo que aumenta la síntesis de proteínas, cosa que igualmente encontramos en muestras de cerebros de pacientes», explica Esther Pérez Navarro, también investigadora del Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED).

Para confirmar esta relación entre la actividad inapropiada de la síntesis proteica y la enfermedad, los investigadores bloquearon farmacológicamente este mecanismo y comprobaron que mejoraba la función motora de los ratones y que se restablecían los niveles normales de diferentes valores moleculares en el cerebro. «Estos resultados indican que un aumento de la síntesis proteica en la enfermedad de Huntington es perjudicial y, por tanto, supone una potencial diana terapéutica para nuevos tratamientos, como por ejemplo un fármaco que pueda suministrarse de forma no invasiva para normalizar la síntesis proteica», detalla la investigadora.

Aunque es la primera vez que se relaciona la alteración de la síntesis proteica con la enfermedad de Huntington, se trata de un mecanismo que se ha descrito en otras enfermedades neurodegenerativas (como el alzhéimer y el párkinson) y en otros trastornos mentales, como el autismo. «El hecho de encontrar mecanismos comunes a distintas patologías que afectan a nuestro cerebro hace más atractivo el hallazgo, ya que la misma terapia podría ser beneficiosa para varias enfermedades», destaca la investigadora.

Esta investigación también abre la puerta a la identificación de biomarcadores que permitan detectar la enfermedad antes de que aparezcan los primeros síntomas. En este sentido, los investigadores, en colaboración con la Unidad de Párkinson y Trastornos del Movimiento del Hospital de la Santa Creu i Sant Pau, están estudiando si la síntesis proteica también está alterada en células fuera del cerebro, como las sanguíneas y los fibroblastos (células de la piel). «La ventaja de realizar este estudio con una enfermedad como la de Huntington, que está asociada a una mutación genética, es que podemos analizar estos cambios en individuos portadores que aún no presentan síntomas y hacer un seguimiento a lo largo del tiempo», concluye la investigadora.

 

FUENTE: NOTIWEB

 

NOTICIA GENOTIPIA: Alteraciones moleculares de los astrocitos como dianas potenciales para el tratamiento de la enfermedad neurodegenerativa en Huntington

Blanca Diaz-Castro, UK Dementia Research Institute at The University of Edinburgh.

La enfermedad de Huntington es una enfermedad neurodegenerativa hereditaria y letal producida por una mutación en el gen denominado huntingtina (HTT). Mutaciones en HTT afectan gravemente al cerebro, llevando a muerte neuronal severa en el estriado y en otras zonas del cerebro, como la corteza, en menor medida. Los pacientes con enfermedad de Huntington presentan síntomas motores, psiquiátricos y cognitivos que avanzan progresivamente hasta la muerte, la cual ocurre aproximadamente 20 años después del diagnóstico. No existe tratamiento disponible para estos pacientes.

A pesar de que la causa genética de la enfermedad de Huntington se conoce, las consecuencias biológicas de esta mutación todavía no se comprenden por completo. La huntingtina mutante se expresa en neuronas pero también en células no neuronales como los astrocitos. Los astrocitos están en íntimo contacto con las neuronas y realizan una amplia variedad de funciones que incluyen el mantenimiento de la homeóstasis neuronal, la regulación de la señalización neuronal y la respuesta a daño cerebral. Se ha observado que algunas de estas funciones se alteran en la enfermedad de Huntington. Sin embargo, numerosas cuestiones surgen a partir de los estudios previos (Khakh BS et al, 2017): ¿Cuál es sustrato molecular para el desarrollo de estos fenotipos en astrocitos? ¿Qué otras alteraciones se producen en estas células? ¿Es la alteración de los astrocitos fruto de mecanismos autónomos del astrocito o depende de los cambios en otras células?

En el laboratorio del Dr. Baljit Khakh nos propusimos arrojar un poco de luz sobre estas cuestiones mediante el análisis detallado de los cambios que se producen en la expresión génica y proteica de los astrocitos en muestras de pacientes humanos y en modelos de ratón para la enfermedad de Huntington.

En un artículo, recientemente publicado en Science Translational Medicine, realizamos secuenciación de ARN de astrocitos del estriado de dos modelos de ratón con enfermedad de Huntington a tres estadios diferentes de la enfermedad: presintomática, sintomática y estadio muy avanzado. Los resultados fueron comparados con los transcriptomas de tejido completo de pacientes con enfermedad de Huntington y proteomas de ratón de la misma región cerebral, en estadios de la enfermedad equivalentes. El análisis detallado de los datos identificó los principales cambios de expresión génica en astrocitos de enfermedad de Huntington a lo largo de la progresión de la enfermedad. Utilizamos dicha información para responder las cuestiones planteadas previamente.

 

Esquema del trabajo, en el que han identificado las alteraciones moleculares presentes en astrocitos de modelos para la enfermedad de Huntington. Imagen: Blanca Díaz-Castro.

 

¿Cuál es el sustrato molecular para el desarrollo de fenotipos de enfermedad de Huntington en astrocitos?

Los cambios funcionales de los astrocitos en la enfermedad de Huntington descritos en estudios previos incluyen alteraciones en la señalización de calcio,  la absorción de neurotransmisores, la regulación de la concentración de potasio, el metabolismo y la adquisición de un fenotipo reactivo relacionado con la neuroinflamación.

Encontramos expresión diferencial de genes implicados en el transporte de calcio, potasio y neurotransmisores que podría estar relacionada con las observaciones previas. Además, detectamos alteraciones en la expresión de genes relacionados con el metabolismo, incluyendo una disminución muy acusada en la síntesis de colesterol, así como de múltiples genes implicados en morfología y adhesión celular.

Inesperadamente, aunque se ha propuesto que la reactividad de los astrocitos podría estar causando muerte neuronal en las enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Huntington (Liddlelow SA et al, 2017), la exploración detallada de nuestros datos y los análisis de expresión en humanos no mostraron evidencias de reactividad de los astrocitos hasta los últimos estadios, más graves, de la enfermedad.

¿Qué otras alteraciones no descritas experimentan los astrocitos?

En general, el número de genes cuya expresión se altera progresa con la severidad de la enfermedad. No obstante, detectamos un solapamiento amplio de genes entre los dos modelos de ratón y los tres estadios de la enfermedad estudiados. Para algunos de estos genes, la magnitud del cambio aumentaba gradualmente con la progresión de la enfermedad. El análisis detallado de los datos reveló nuevas rutas moleculares interesantes para estudios futuros como, por ejemplo, la señalización mediante el receptor asociado a proteína G (GPCR, del inglés G protein coupled receptor), cAMP o Wnt.

Identificamos una huella de expresión génica de los astrocitos en la enfermedad de Huntington mediante la comparación de los genes de astrocitos con expresión alterada en los dos modelos de ratón con los cambios de expresión de genes en humanos y de proteínas de ratón de la misma región cerebral. Consideramos esta huella como una representación de los cambios primordiales que ocurren en los astrocitos en la enfermedad de Huntington. La huella incluye 62 genes implicados en funciones como la señalización mediada por GPCR, la señalización de calcio, la absorción de neurotransmisores y comportamientos dependientes del estriado.

¿Son las alteraciones funcionales de los astrocitos provocadas por mecanismos autónomos del astrocito o dependen de los cambios en otras células?

Para saber si las alteraciones previamente descritas se deben a los efectos de la expresión de la huntingtina en los astrocitos (mecanismos celulares autónomos) o por el contrario, son consecuencia de los cambios ocurridos en el circuito que los rodea (no autónomos), expresamos una proteína con dedos de zinc  (ZFP, del inglés zinc finger protein) en astrocitos para reprimir de forma específica la expresión de la huntingtina mutante en estas células. La expresión de ZFP en astrocitos redujo los niveles de huntingtina mutante al 30% de la cantidad acumulada en los astrocitos que no expresaban ZFP. Los análisis de secuenciación de ARN de los modelos de ratón de enfermedad de Huntington que expresaban ZFP demostraron que la reducción de huntingtina mutante en astrocitos redujo la magnitud de los cambios de expresión génica de 61 de los 62 genes de la huella de expresión génica de astrocitos en la enfermedad de Huntington.

Además, encontramos que las rutas moleculares relacionadas con la enfermedad de Huntington, el daño sobre el ADN y la señalización mediada por Wnt se restauraban. Finalmente, a partir de estos experimentos identificamos a Adora2a, un GPCR capaz de regular algunos de los 62 genes de la huella molecular. La expresión de Adora2a también está alterada en los astrocitos de enfermedad de Huntington y se recupera mediante la expresión de ZFP.

En resumen, nuestros resultados definen los cambios de expresión génica en los astrocitos en enfermedad de Huntington, identifican los efectos celulares autónomos de la expresión de HTT mutante en astrocitos y desvelan rutas de señalización en estas células, como la señalización a través de GPCR, que podrían ser explotadas como dianas de tratamiento.

Bibliografía:

Khakh, B. S. et al. Unravelling and Exploiting Astrocyte Dysfunction in Huntington’s Disease. Trends Neurosci. 2017. doi:10.1016/j.tins.2017.05.002 (2017).

Diaz-Castro, B., Gangwani, M. R., Yu, X., Coppola, G. & Khakh, B. S. Astrocyte molecular signatures in Huntington’s disease. Sci Transl Med. 2019. doi:10.1126/scitranslmed.aaw8546.

Liddelow, S. A. et al. Neurotoxic reactive astrocytes are induced by activated microglia. Nature . 2017. doi:10.1038/nature21029.

 

FUENTE: GENOTIPIA.

Noticia Notiweb (MADRI+D): Hallado un agente protector contra las enfermedades neurodegenerativas

Un estudio en modelos animales revela que el glutatión protege contra la agregación de proteínas en modelos de Alzheimer, Parkinson o Huntington

Un equipo internacional con investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha identificado al glutatión reducido (un antioxidante capaz de prevenir daños en componentes celulares) como un nuevo agente protector frente a las enfermedades neurodegenerativas más importantes como Alzheimer, Parkinson o Huntington. El estudio, realizado en modelos animales y celulares, se publica en la revista Cell Death & Differentiation. El hallazgo abre la posibilidad de usar formulaciones derivadas del glutatión reducido para tratar enfermedades neurodegenerativas.

“Muchas enfermedades humanas cursan con una agregación aberrante de determinadas proteínas, y este tipo de patologías se conocen con el nombre genérico de proteinopatías”, explica Antonio Miranda Vizuete investigador del CSIC en el Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS), centro mixto del CSIC, la Universidad de Sevilla y la Junta de Andalucía. “Entre ellas, encontramos muchas de las enfermedades neurodegenerativas más prevalentes, como el Alzheimer, el Parkinson o la enfermedad de Huntington, pero también patologías que afectan a otros órganos como las cataratas que ocurren por agregación de proteínas en el cristalino del ojo”, añade Miranda Vizuete, coordinador del estudio junto con el investigador Juan Cabello Pardos, del Centro de Investigación Biomédica de La Rioja.

El estudio, que combina modelos unicelulares (levadura), pluricelulares (el gusano Caenorhabditis elegans) y células humanas, ha demostrado que la imposibilidad de mantener de forma adecuada los niveles de glutatión reducido en el organismo provoca un aumento de la agregación de proteínas causado por la inhibición de la autofagia, según explica Miranda Vizuete. La autofagia es uno de los mecanismos celulares por los que el organismo elimina aquellas proteínas que no son funcionales y que en muchos casos agregan de forma irreversible.

“El hecho de que el papel protector del glutatión en estas proteinopatías no se limite al sistema nervioso, sino que también ocurre en otros tejidos como el músculo o el intestino, amplía las posibilidades terapeúticas del glutatión en enfermedades como la amiloidosis o las cataratas”, concluye Miranda Vizuete.


Referencia científica: 

Guerrero-Gómez D, Mora-Lorca JA, Sáenz-Narciso B, Naranjo-Galindo FJ, Muñoz-Lobato F, Parrado-Fernández C, Goikolea J, Cedazo-Minguez Á, Link CD, Neri C, Sequedo MD, Vázquez-Manrique RP, Fernández-Suárez E, Goder V, Pané R, Cabiscol E, Askjaer P, Cabello J, Miranda-Vizuete A. Loss of glutathione redox homeostasis impairs proteostasis by inhibiting autophagy-dependent protein degradation. Cell Death Differ. DOI: 10.1038/s41418-018-0270-9.

FUENTE: NOTIWEB MADRI+D

Noticia de Notiweb (Madri+d) Nueva terapia contra la progeria

Un investigador de la Fundación Jiménez Díaz y la Universidad Autónoma de Madrid ha hallado un tratamiento que podría mejorar la esperanza de vida de los pacientes con esta enfermedad genética que se caracteriza por un envejecimiento acelerado

Imagine que tuviera que vivir toda una vida en tan sólo 14 años para luego morir de viejo. Es lo que le ocurre a cerca de 200 niños en 50 países del mundo.

Los niños con progeria generalmente parecen normales al nacer, por lo que la enfermedad no se detecta hasta que los primeros signos y síntomas comienzan a aparecer, en torno a los 12-24 meses de edad. Baja estatura, piel seca y arrugada, articulaciones grandes y rígidas, calvicie prematura y presencia de enfermedades degenerativas propias de la vejez, como artritis o cataratas, son los síntomas visibles más característicos. La osteoporosis y la enfermedad cardiovascular son algunos de los que no se identifican a simple vista. El intelecto de los pacientes, sin embargo, no se ve afectado, por lo que perciben el envejecimiento de sus cuerpos con la mentalidad propia de un niño.

Un equipo del Instituto de Investigación Sanitaria de la Fundación Jiménez Díaz de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha hallado un tratamiento que podría mejorar la esperanza de vida de estos niños. El trabajo, publicado en PNAS, señala un cóctel de inhibidores como posible “elixir de la juventud”.

“Hace seis años encontramos alterada una ruta metabólica que podría explicar algunos de los síntomas más importantes de esta enfermedad. Ahora, gracias a un proyecto financiado desde hace tres años por la Progeria Research Foundation, hemos revertido farmacológicamente dicha ruta para que vuelva a su estado normal”, explica el director del trabajo Dr. Ricardo Villa-Bellosta.

“Lo importante de esta ruta es que también se ve afectada durante el envejecimiento ‘normal’ y en enfermedades tan frecuentes como la diabetes y la enfermedad crónica, que se caracterizan por el envejecimiento acelerado”, agrega el investigador.

Progeria, investigación y CRISPR-Cas9

La falta de progreso en la investigación de la progeria supuso en 1999 la creación de la Progeria Research Fundation, cuya misión original fue descubrir la causa, los tratamientos y la cura de la enfermedad. Es la única organización en todo el mundo dedicada exclusivamente a esta misión.

En 2003 se identificó el gen causante de la progeria. Tras esto, llegó la creación de un modelo de ratón con la misma mutación genética, a lo que le siguió el descubrimiento de mecanismo moleculares de la enfermedad y desarrollo de tratamientos, algunos de los cuales han sido utilizados en ensayos clínicos desde 2007.

Si bien es cierto que estos tratamientos de momento solo sirven para mejorar los síntomas, en un futuro no muy lejano se espera poder eliminar la enfermedad mediante ingeniería genética. Investigadores españoles ya han dado el primer este año, al utilizar la tecnología de edición genética CRISPR-Cas9 en ratones con progeria.

“Mientras esperamos los desarrollos tecnológicos necesarios para que la terapia genética sea una realidad y se pueda utilizar en las personas, así como la aprobación de la legislación correspondiente, hoy en día la investigación se centra, principalmente, en la búsqueda de nuevas dianas terapéuticas para paliar los principales síntomas. En este sentido, nuestro trabajo abre una nueva línea de estudio para la mejora de esta devastadora enfermedad”, concluye Villa-Bellosta.


Referencia bibliográfica:

Villa-Bellosta R. ATP-based therapy prevents vascular calcification and extends longevity in a mouse model of Hutchinson-Gilford progeria syndrome. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2019 https://www.pnas.org/content/early/2019/11/04/1910972116.short?rss=1
FUENTE:

NOTICIA DE GENOTIPIA: La Organización Mundial de la Salud crea un registro para investigaciones con edición del genoma en humanos

PUBLICADO EN SEPTIEMBRE 3, 2019
Amparo Tolosa, Genotipia

La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha aprobado recientemente la creación de un registro con el que seguir el progreso de estudios en los que se realiza edición del genoma en humanos.

En los últimos años las técnicas de edición del genoma han avanzado lo suficiente como para empezar a plantear su utilidad terapéutica en humanos. La corrección de mutaciones en el ADN responsables de causar enfermedades o el control de la expresión génica han ofrecido resultados prometedores en modelos preclínicos y los primeros ensayos clínicos en pacientes empiezan a ser aprobados. No obstante, todavía quedan muchos detalles sobre el funcionamiento de las herramientas de edición genómica que se desconocen, por lo que los expertos del tema recomiendan abordar su utilización con prudencia y siempre bajo condiciones de control y rigurosidad.

registro edición genoma humano
Las técnicas de edición del genoma han avanzado lo suficiente como para que se empiece a plantear su utilidad terapéutica en humanos. Imagen: MedigenePress S.L.

Tal y como ocurre a menudo con la ciencia, los avances en la edición del genoma se han adelantado a la regulación o creación de normas sobre cuál es la forma más responsable, segura y adecuada de utilizarla, especialmente en humanos, y, sobre todo, en línea germinal. El anuncio del pasado noviembre del nacimiento de dos bebés gemelas cuyo ADN había sido modificado mediante CRISPR, hizo más patente todavía que las herramientas están preparadas y que existen investigadores dispuestos a utilizarlas.

Establecer un consenso internacional sobre la utilización de la edición genómica en humanos requiere de la intervención de múltiples participantes: científicos, gobiernos, sociedad… y sobre todo requiere de tiempo para establecer una regulación. A finales de 2018 la OMS anunció la creación de un comité destinado a desarrollar estándares internacionales para la gobernanza y supervisión de la edición del genoma en humanos. “El comité elaborará instrumentos y orientaciones esenciales para todos aquellos que trabajan con esta nueva tecnología con el fin de garantizar el máximo beneficio y el mínimo riesgo para la salud humana”, señalaba entonces la Dra. Soumya Swamanathan, directora Científica de la OMS.

El pasado 29 de agosto, el Comité Consultivo aprobó la primera fase de un registro global de investigación en edición del genoma, así como una consulta online sobre la gobernanza de la edición del genoma.

“Desde nuestra última reunión algunos investigadores han anunciado su deseo de editar el genoma en embriones y llevarlos a término”, ha señalado Tedros Adhanom Ghebreyesus director general de la OMS. “Esto ilustra cómo de importante es nuestro trabajo y cómo de urgente. Las nuevas tecnologías de edición del genoma ofrecen promesas y esperanza para aquellos que sufren de enfermedades que pensábamos intratables. Pero algunos usos de estas tecnologías también ofrecen retos únicos y sin precedentes– éticos, sociales, regulatorios y técnicos”.

La OMS ha anunciado sus planes para la primera fase del registro, que utilizará una plataforma internacional de registro de ensayos clínicos e incluirá tanto ensayos clínicos en células germinales como en células somáticas.

Fuente: WHO launches global registry on human genome editing. https://www.who.int/news-room/detail/29-08-2019-who-launches-global-registry-on-human-genome-editing

ENLACE; GENOTIPIA.COM

Buenas noticias de un proyecto financiado por Fundación Isabel Gemio, Federación ASEM y FEDER – Noticia Ciber ISCIII

Hallan una terapia para una rara enfermedad cardíaca: la miocardiopatía arritmogénica tipo 5

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CNIC | jueves, 5 de septiembre de 2019

La miocardiopatía arritmogénica tipo 5 es una enfermedad genética letal para la que desgraciadamente no existe cura. Ahora, investigadores del CIBERCV, del CNIC y del Hospital Puerta de Hierro Majadahonda (Madrid) han encontrado un posible tratamiento para esta enfermedad rara. Los investigadores, cuyo trabajo se publica en Circulation, han visto en un modelo de ratón que inhibir una proteína, la quinasa GSK3breduce la fibrosis y mejora la función cardiaca.

La miocardiopatía arritmogénica puede producir muerte súbita, sobre todo en hombres jóvenes. Tanto los hombres que no sufren muerte súbita como las mujeres que padecen esta enfermedad desarrollan con el tiempo insuficiencia cardiaca, explican los coordinadores del estudio, Enrique Lara Pezzi, jefe de grupo en el CNIC, y Pablo García-Pavía, jefe de grupo del CIBERCV  y director de la Unidad de Cardiopatías Familiares del Servicio de Cardiología del Hospital Universitario Puerta de Hierro.

Se calcula que la miocardiopatía arritmogénica la padece entre el 0,02% y el 0,1% en la población general, por lo que se considera una enfermedad rara. El subtipo más agresivo de esta enfermedad se denomina miocardiopatía arritmogénica tipo 5 y se debe a una alteración genética en el gen TMEM43. Aunque los primeros pacientes con miocardiopatía arritmogénica tipo 5 se identificaron en la isla de Terranova (Canadá), se ha detectado también en otras zonas del mundo, incluida España.

  • Se calcula que la miocardiopatía arritmogénica la padece entre el 0,02% y el 0,1% en la población general, por lo que se considera una enfermedad rara

Durante las etapas iniciales, ‘la fase oculta’, señalan los investigadores españoles, los pacientes no suelen tener síntomas, aunque ya presentan riesgo de padecer arritmias y sufrir una muerte súbita. A pesar de que el ventrículo derecho es el más afectado en fases iniciales, a medida que se expande la fibrosis puede comprometer también el ventrículo izquierdo y aparecen síntomas y manifestaciones de insuficiencia cardiaca que hacen que los pacientes puedan requerir un trasplante de corazón.

“Sin embargo, no se conocen los mecanismos por los que se produce esta enfermedad y, a día de hoy, no existe cura”, apunta el Dr. Lara Pezzi. Ello hace que el tratamiento sea fundamentalmente paliativo y se base en la prevención de la muerte súbita mediante la implantación de un desfibrilador automático implantable (DAI) y, posteriormente, en el manejo de la insuficiencia cardiaca, incluyendo el trasplante cardiaco.

En un claro ejemplo de investigación traslacional, los grupos del Dr. Lara Pezzi y del Dr. García-Pavía estudiaron esta enfermedad con el fin de hallar nuevos tratamientos que pudiesen ser aplicados a los pacientes con esta devastadora enfermedad y que habían sido diagnosticados por primera vez en España en el hospital Puerta de Hierro. “Nos habíamos encontrado una enfermedad de la que se sabía muy poco y en la que múltiples personas de la misma familia fallecían muy jóvenes” declara el Dr García-Pavía.

“Nos dimos cuenta que necesitábamos entender mejor la enfermedad desde el principio para poder buscar tratamientos eficaces y, para eso, necesitábamos disponer de un animal que padeciese la enfermedad y que pudiésemos estudiar desde su nacimiento” prosigue el Dr García-Pavía. Así, fruto de esta necesidad clínica los dos grupos de investigación decidieron colaborar para desarrollar un modelo transgénico de ratón que expresase la proteína humana TMEM43. Juntos lograron crear animales que desarrollan la enfermedad humana. De esta manera, encontraron que la versión mutante de TMEM43 provoca la activación de una proteína, la quinasa GSK3b, que causa la muerte progresiva de las células cardiacas, que son sustituidas poco a poco por fibrosis, una de los rasgos más característicos de esta enfermedad. “Al cabo de pocos meses, el corazón no tiene suficientes células que funcionen de forma adecuada y bombeen la sangre eficazmente, por lo que el animal muere a causa de una insuficiencia cardiaca”, explica Laura Padrón-Barthe, primera autora del artículo.

  • Los investigadores están utilizando su modelo de ratón para evaluar la eficacia de medicamentos que se usan en humanos que padecen insuficiencia cardiaca

En la búsqueda de una terapia, los investigadores testaron diversos tratamientos en el modelo de ratón. Mientras que el tratamiento de la fibrosis como tal no dio resultados positivos, la inhibición de GSK3b mediante dos estrategias distintas -un inhibidor farmacológico o la sobrexpresión de una subunidad de la calcineurina CnAβ1- sí obtuvo resultados. “Ambas aproximaciones redujeron la muerte de las células cardiacas, mejoraron la contracción del corazón y prolongaron la supervivencia de los ratones”, comentan los autores.

No obstante, los investigadores advierten que, aunque este modelo de ratón transgénico es el único que reproduce ARVC5 humano, no presenta ciertas características de la enfermedad humana ya que, por ejemplo, no se encontraron diferencias significativas entre machos y hembras, en contraste con los pacientes humanos en los que la enfermedad es mucho más agresiva entre varones.

En cualquier caso, una vez conocida una posible vía eficaz para tratar la enfermedad en los ratones, los investigadores están trabajando nuevamente juntos para trasladar sus hallazgos a los pacientes. Así, están utilizando este modelo de ratón para evaluar la eficacia de medicamentos que se usan en humanos que padecen insuficiencia cardiaca, con el fin de averiguar si serían útiles para tratar la miocardiopatía arritmogénica tipo 5. Además, están analizando estrategias de terapia génica que puedan mejorar la función cardiaca e incluso curar la enfermedad.

El estudio ha sido financiado por proyectos del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, el Instituto de Salud Carlos III, la Comunidad de Madrid, la Sociedad Española de Cardiología y la Fundación Isabel Gemio “Todos somos raros”.

Artículo de referencia

Laura Padrón-Barthe, María Villalba-Orero, Jesús M. Gómez-Salinero, Fernando Domínguez, Marta Román, Javier Larrasa-Alonso, Paula Ortiz-Sánchez, Fernando Martínez, Marina López-Olañeta, Elena Bonzón-Kulichenko, Jesús Vázquez, Carlos Martí-Gómez, Demetrio J. Santiago, Belén Prados, Giovanna Giovinazzo, María Victoria Gómez-Gaviro, Silvia Priori, … Severe Cardiac Dysfunction and Death Caused by ARVC Type 5 is Improved by Inhibition of GSK3β https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.040366 Circulation

*Imagen:

La expresión de la proteína TMEM43 humana con la mutación p.S358L en el corazón del ratón causa fibrosis cardiaca y dilatación del corazón. Fila superior, corazones de ratones control (wt, “wild type”). Fila inferior, corazones de ratones que expresan la proteína TMEM43 mutante (TMEM43mut)

Otros artículos: EL ESPAÑOL,  ABC, INFOVILLANUEVA,

 

De izda. a dcha Marta Román, Fernando Domínguez, Laura Padrón-Barthe, Pablo García-Pavía, Giovanna Giovinazzo, Enrique Lara-Pezzi, Demetrio J. Santiago y Javier Larrasa-Alonso. – CNIC

 

Noticia Madri+D: Logran ‘reconectar’ un grupo de neuronas dañadas por una enfermedad neurodegenerativa

Una investigación ha constatado la desconexión que sufren las neuronas granulares del hipocampo en casos de degeneración frontotemporal.

Un equipo con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha mostrado por primera vez que un grupo de neuronas dañadas por una enfermedad neurodegenerativa denominada degeneración frontotemporal aparecen “desconectadas” de otras regiones del cerebro. Los científicos han logrado que estas alteraciones sean reversibles en ratones empleando un nuevo método para “reconectar” las células.

La degeneración frontotemporal se refiere a un grupo diverso de trastornos sin cura y poco frecuentes que afectan principalmente a los lóbulos frontal y temporal del cerebro, áreas en general asociadas con la personalidad, el comportamiento y el lenguaje.

“Nuestro estudio muestra por primera vez alteraciones en la forma y en la función de una población de neuronas de una región del hipocampo, las neuronas granulares del giro dentado, en un modelo de ratón con degeneración frontotemporal. Además, hemos utilizado cerebros de varios pacientes donados tras su fallecimiento”, ha explicado la investigadora María Llorens-Martín, que trabaja en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid).

Según el trabajo, que aparece publicado en la revista The Journal of Neuroscience, los pacientes que sufren esta patología presentan unas alteraciones idénticas a las de los ratones modelo de la enfermedad. En estos ratones, las neuronas se muestran “desconectadas” de otras zonas del cerebro y fuertemente inhibidas.

Durante los experimentos, los científicos han empleado un complejo sistema de virus modificados genéticamente para “activar” las nuevas neuronas del giro dentado de los ratones tras ser sometidos a un ambiente estimulante. Cuando esta activación de las células se llevaba a cabo durante unos determinados periodos de tiempo, las neuronas son capaces de recuperar su forma y sus conexiones.

“Comparamos las neuronas de los ratones y los pacientes que padecían degeneración frontotemporal y observamos unas similitudes extremadamente llamativas. Tras ello, decidimos estudiar a fondo los procesos desencadenantes de estas alteraciones en los ratones modelo de la enfermedad, mediante un método novedoso basado en el uso de virus modificados genéticamente. Finalmente, ensayamos las dos estrategias terapéuticas en estos ratones y comprobamos cómo ambas eran capaces de revertir estas alteraciones”, explica Llorens-Martín.

Según los investigadores, si estas alteraciones son reversibles en ratones modelo, el siguiente paso sería tratar de encontrar una posible terapia para la enfermedad. “Serán necesarios futuros estudios en ratones y pacientes para determinar la aplicación práctica de este descubrimiento. Nuestro grupo de investigación ha mostrado recientemente la existencia del fenómeno de neurogénesis o generación de nuevas neuronas en el giro dentado humano. Aunque aún desconocemos las funciones que desempeñan estas neuronas en el ser humano, los datos obtenidos en ratones son esperanzadores de cara a continuar estudiando estas alteraciones”, concluye la investigadora.

Fuente: Madri+D

Noticia Madri+D: Una nueva herramienta genética para modificar y comprender la función de los genes

Investigadores españoles han desarrollado una nueva herramienta que aumenta significativamente la eficiencia y fiabilidad de las modificaciones genéticas realizadas en el ratón, el organismo modelo más utilizado en la investigación biomédica

Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), han desarrollado una nueva herramienta genética (iSuRe-Cre), que permite a los investigadores asegurarse del éxito de las modificaciones genéticas realizadas a través de la tecnología Cre-lox.

La mayoría  de las investigaciones biomédicas que tienen como objetivo entender la función de los genes usan la tecnología Cre-lox. Desde su implementación en 1994, esta tecnología ha revolucionado la investigación en el campo de la biomedicina ya que permitió eliminar o activar la función de cualquier gen en las diferentes células de un ratón, organismo modelo por excelencia. De esta forma, se ha podido entender mejor la función de cualquier gen y su papel en el desarrollo, fisiología y enfermedades tan importantes como las cardiovasculares o en el cáncer.

En el estudio, publicado en Nature Communications, los autores muestran el desarrollo, la validación y la aplicabilidad de esta nueva herramienta genética de gran interés para la investigación biomédica.

La tecnología Cre-lox permite regular la expresión de los genes en cualquier momento y lugar  gracias a la expresión de la proteína Cre y su capacidad de reconocer unas secuencias específicas (sitios lox) que han sido incluidas en el genoma de ratón. Cuando la proteína recombinasa Cre reconoce estos sitios, es capaz de recombinar y eliminar el fragmento de ADN que se encuentra en medio de ellos, y de esta forma se elimina el gen que se quiere estudiar.

Sin embargo, a pesar del gran impacto de la tecnología Cre-lox en biomedicina, numerosos estudios demuestran la necesidad de ser cautos con el empleo de esta poderosa herramienta. No siempre se puede expresar la proteína Cre con niveles suficientes que permitan eliminar los genes que se deseen y muchas veces no es posible saber en qué medida se ha producido la modificación genética deseada.

Debido a que el evento preciso de recombinación Cre-lox es invisible, se desarrollaron marcadores genéticos y fluorescentes de la actividad de Cre con el fin de etiquetar las células con un cierto grado de actividad de Cre. Estos marcadores genéticos y fluorescentes se han convertido en herramientas genéticas generalizadas y esenciales en cualquier laboratorio que realice estudios genéticos condicionales.  Sin embargo, apunta Macarena Fernández-Chacón, numerosos estudios han demostrado que la recombinación y la expresión de un marcador de actividad de Cre determinado no siempre supone que se haya producido la eliminación completa de otros genes con sitios lox.

Para superar los problemas técnicos mencionados, los científicos del CNIC han desarrollado un método innovador. Se basa en un nuevo alelo, llamado iSuRe-Cre, que es compatible con todos los demás alelos Cre/CreERT2/lox existentes, y que garantiza una elevada actividad de Cre en las células que expresan el marcador fluorescente, lo que, finalmente, aumenta la eficiencia y la fiabilidad del análisis de la función del gen dependiente de Cre. Además, el uso del nuevo ratón iSuRe-Cre permitirá la inducción de múltiples deleciones genéticas en la misma célula, para determinar como los genes interactúan o la epistasis, es decir, como la función de uno o más genes dependen de la función de otro gen.

La investigadora Macarena Fernández Chacón afirma que “el desarrollo de esta nueva herramienta genética cambia significativamente los proyectos de investigación que dependan  de la tecnología Cre-lox , ya que ahora podemos ver y estar seguros de dónde están las células que tienen uno o más genes eliminados”. La nueva herramienta genética generada en el CNIC, comenta Rui Benedito, director de la investigación, será de gran interés para la ciencia biomédica “ya que aumenta significativamente la facilidad, eficiencia y fiabilidad de las modificaciones genéticas realizadas en el ratón, el organismo modelo más utilizado en la investigación biomédica”. El estudio se publica en Nature Communications.

 

FUENTE: NOTIWEB.

 

 

Noticia Madri+D: Nueva terapia con CRISPR para “curar” una enfermedad pulmonar mortal en ratones

Se trata de una nueva técnica para tratar a los fetos de ratón que sufren una enfermedad pulmonar congénita causada por una mutación en el gen Sftpc

“La enfermedad pulmonar estudiada no tiene un nombre oficial pero está originada por la mutación SFTPC I73T en el gen de la proteína surfactante C. Esta mutación concreta también se encuentra en pacientes humanos”, declara a Sinc el colíder del estudio Edward Morrisey, director científico del Instituto de Medicina Regenerativa de Pensilvania (EE UU).

Según el trabajo, publicado en la revista Science Translational Medicine, el 100 % de los roedores con esta mutación que no recibe tratamiento muere de insuficiencia respiratoria a las pocas horas de nacer. Los investigadores del Hospital de Filadelfia y Medicina Penn (CHOP) emplearon la herramienta de corta y pega genético CRISPR-Cas9 para inactivar el gen, mejorar la morfología pulmonar y aumentar sus posibilidades de supervivencia.

FUENTE : MADRI+D

Avances Tecnología CRISPR/Cas9 : Una persona con mieloma múltiple y una con sarcoma son las primeras en recibir las células T modificadas genéticamente en el estudio.

Avances en la tecnología CRISPR/Cas9:

La tecnología CRISPR/Cas9 es una herramienta molecular utilizada para “editar” o “corregir” el genoma de cualquier célula. Eso incluye, claro está, a las células humanas. Sería algo así como unas tijeras moleculares que son capaces de cortar cualquier molécula de ADN haciéndolo además de una manera muy precisa y totalmente controlada. Esa capacidad de cortar el ADN es lo que permite modificar su secuencia, eliminando o insertando nuevo ADN.

Las siglas CRISPR/Cas9 provienen de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, en español “Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente interespaciadas.” La segunda es el nombre de una serie de proteínas, principalmente unas nucleasas, que las llamaron así por CRISPR associated system (es decir: “sistema asociado a CRISPR”).

La revista The Scientist  ha publicado la puesta en marcha de esta tecnología en dos pacientes una de ellas con Mieloma Multiple y una con Sarcoma, las cuales serían las primeras en recibir las células modificas genéticamente en el estudio.  El estudio es la primera instancia de pacientes en los Estados Unidos tratados con una terapia basada en CRISPR.

Además de las aplicaciones para el cáncer, los investigadores están explorando el uso de la llamada edición CRISPR ex vivo, en la cual las células se alteran fuera del cuerpo y luego se administran a los pacientes, para tratar trastornos sanguíneos como la β-talasemia y la anemia de células falciformes. Otros equipos están trabajando para desarrollar terapias que editarían genes culpables en enfermedades genéticas dentro de los cuerpos de los pacientes.

Artículo publicado por la Revista The Scientist :

One person with multiple myeloma and one with sarcoma are the first so far to receive the genetically engineered T cells in the study.

Doctors have infused cells edited using CRISPR-Cas9 into two patients in a trial conducted at the University of Pennsylvania, NPR reports today (April 16). A university spokesperson confirmed in an emailed statement to The Scientist that the trial is underway and that two patients, one with multiple myeloma and one with sarcoma, have been treated so far. The study is the first instance of patients in the US being treated with a CRISPR-based therapy.

In an interview with The Scientist in June 2018, the leader of the study, oncologist Edward Stadtmauer, explained that CRISPR would be used as a tool in a new type of immunotherapy. His team would filter T cells from the blood of eligible patients with cancer, then use the gene-editing technique to knock out three of the cells’ existing receptors and with a lentiviral vector insert the gene for a receptor called NY-ESO-1, a protein that appears on the surface of some cancer cells. The modified cells would then be expanded for a few weeks in the lab. Patients would receive a brief course of chemotherapy, after which the cells would be infused back into them.

In addition to cancer applications, researchers are exploring the use of so-called ex vivo CRISPR editing—in which cells are altered outside the body and then given to patients—to treat blood disorders such as β-thalassemia and sickle cell anemia. Other teams are working to develop therapies that would edit genes at fault in genetic diseases inside patients’ bodies.

Since its debut less than a decade ago, CRISPR-Cas9 gene editing has inspired its share of grandiose and cautionary forecasts: that we might soon be able to resurrect beasts from the ancient past, for example, or (that classic genetic manipulation controversy) create designer babies. While such applications may never see the light of day, the technology is already revolutionizing genetics research, allowing scientists to easily manipulate model organisms in the lab. Moreover, many biomedical scientists see the system as a means to fix problematic DNA at play in countless genetic diseases.

Scientists and companies at the front lines of developing CRISPR-based therapies have started with relatively modest goals, targeting rare single-gene disorders and largely aiming to transplant modified cells rather than set a gene-editing delivery system loose in the body. But if green-lighted by regulators, such therapies could serve as trial balloons for a much broader use of CRISPR in medicine.

“Up to now, gene therapy has consisted of trying to get [new copies of] genes into cells in people’s bodies, and that’s been tough,” says David Flannery, a medical geneticist at the Cleveland Clinic. CRISPR, instead, offers a way to tweak genes already present in their cells.

CRISPR ex vivo

With the approval of Novartis’s Kymriah last year, the US Food and Drug Administration (FDA) for the first time green-lighted a treatment—in this case, a cancer immunotherapy—consisting of genetically modified cells. A patient’s own T cells are extracted from the blood and treated with a virus that inserts a gene for a chimeric antigen receptor (CAR). The resulting CAR T cells are then expanded and infused back into the body. Ex vivo CRISPR-based therapies now in development take a similar approach.

University of Pennsylvania oncologist Edward Stadtmauer is starting a Phase 1 trial testing a therapy that will filter T cells from the blood of eligible patients with cancer, then use CRISPR to knock out three of the cells’ existing T-cell receptors (TCRα, TCRβ, and PD-1) and a lentiviral vector to insert a receptor for NY-ESO-1, a protein that appears on the surface of some cancer cells. After the modified cells have been expanded for a few weeks and patients have received a brief course of chemotherapy, researchers will infuse the cells, says Stadtmauer, who is currently recruiting patients to the trial.

CRISPR-based cancer immunotherapies are also in the pipeline of the Switzerland-based company CRISPR Therapeutics, which has announced its plans to file an investigational new drug (IND) application with the FDA for one such therapy by the end of this year. As in the UPenn trial, that therapy is based on knocking out T-cell receptors and adding a CAR programmed to seek out a cancer-associated surface protein—in this case, CD19. But in contrast to UPenn’s approach, the company plans to use cells from healthy donors and remove the major histocompatibility complex 1, a modification that researchers at the firm hope will enable the treatment to be used on multiple patients without provoking an immune response.

The patient cells used in autologous CAR-T therapies have been repeatedly exposed to antigen and inflammatory signals. As a result, they “often are pretty beat up, they’re exhausted, and they’re often not able to expand when they see the antigens,” explains Tony Ho, the company’s head of research and development. “With our technology we can make . . . a universal off-the-shelf [treatment]” that uses cells from a healthy person to avoid that shortcoming.

Beyond cancer, CRISPR Therapeutics aims to use ex vivo CRISPR editing to treat blood disorders such as β-thalassemia and sickle cell anemia. The idea is to extract hematopoietic stem cells from patients’ blood and edit them to make fetal hemoglobin as a workaround for the defective adult hemoglobin at fault in both disorders. The company applied for permission from European regulators in December to begin a Phase 1/2 clinical trial for β-thalassemia and plans to treat its first patient there later this year, but its plans to debut the same treatment in US trials to treat sickle cell anemia were put on hold in May when the FDA requested answers to additional questions during its review of the IND.

In a more direct approach to treating sickle cell anemia, Matthew Porteus, a physician-researcher at Stanford University, and his team have been working to fix the causative mutation in hematopoietic stem cells. Because the disease is caused by a single-nucleotide mutation, “on a chalkboard, it would be easy to say, ‘If we could change that back to something that doesn’t cause disease, we could cure the disease,’” he says.

In the lab, the team has used CRISPR and homology-directed repair (HDR), which supplies a bit of DNA to cells to use as a template when repairing CRISPR’s double-strand breaks, to correct mutations in 60 percent to 80 percent of patient cells, which Porteus expects will be more than enough for the therapy to alleviate symptoms of the disease. The next step will be to infuse the edited cells back into patients, where they’re expected to naturally lodge themselves in the marrow and begin producing healthy red blood cells. Porteus estimates that a clinical trial on the treatment could begin by the middle of next year. Ultimately, he hopes to treat not just sickle cell, but also other genetic diseases of the blood, including β-thalassemia. “If we’re successful, we believe we will have the platform to apply it to hundreds of other diseases without even having to change very much,” he says.

Genome editing researcher Jacob Corn of the University of California, Berkeley, is also using HDR to tackle sickle cell disease, with an eye on other diseases centered on hematopoietic stem cells. He likens his group’s approach to performing precision “surgery” on a patient’s genome, with edits customized to each person’s mutation. Corn, who cofounded the gene editing–based biotech company Spotlight Therapeutics and receives honoraria from or owns stock in several others, is hoping to launch a clinical trial for sickle cell disease as early as next year.

“There are a lot of really exciting results coming out every day,” Corn says. Although no such treatment has hit the market yet, “I’m optimistic that given even a decade, we’re going to see widespread [therapeutic] gene editing.”

CRISPR in situ

Cambridge, Massachusetts–based Intellia Therapeutics has ex vivo therapies in the preclinical pipeline for cancer and sickle cell disease, but its most advanced program is actually an in vivo treatment. Using lipid nanoparticles to deliver the CRISPR machinery to hepatocytes of patients with transthyretin amyloidosis, researchers hope to disable the mutated allele encoding transthyretin. The protein doesn’t play an important role in the body, and an abnormal version of it can form deposits in the peripheral, and sometimes in the autonomic, nervous system, leading to loss of sensation in the extremities and, in the latter case, impairments of physiological functions. “[Transthyretin] has a minor function in the body, ordinarily, and so if you have this amyloidosis which is killing you, it’s just much better to get rid of the protein entirely,” says Tom Barnes, a senior vice president at Intellia. “Our therapy is designed to knock out both copies.” A one-time treatment is showing sustained results in mice, he says, and the company aims to file an IND late next year.

A potential pitfall of injecting CRISPR into the body is the risk of provoking an immune reaction. At Cambridge, Massachusetts–based Editas Medicine, a five-year-old pharma company whose cofounders include the Broad Institute’s Feng Zhang and Harvard University’s George Church, researchers are hoping to avoid such issues by delivering CRISPR for genetic eye diseases directly to the eyes, organs that are immunoprivileged and are less likely to become inflamed in reaction to the therapy.

The treatment furthest along in the pipeline targets one form of Leber congenital amaurosis, a genetic disease that causes vision loss or blindness. In the subtype of the disease that Editas is targeting, a point mutation in an intron causes abnormal splicing of the CEP290 transcript. The aim of the therapy is to snip out the mutation via nonhomologous end joining (NHEJ), a DNA repair process that doesn’t involve a template. At the American Society of Gene & Cell Therapy meeting in May, an Editas researcher presented results from macaques showing the treatment was well tolerated and successfully edited the CEP290 gene, and the firm announced plans to file an IND application very soon. “We believe that if we restore the CEP290 protein, we’ll restore the [function of the eye’s photoreceptors] and thereby significantly improve vision in these patients that are heavily visually impaired, if not blind,” explains Chief Scientific Officer Charlie Albright.

Editas is also applying lessons learned from the development of its Leber congenital amaurosis therapy in programs to treat other inherited eye diseases, such as Usher’s syndrome 2a, as well as blindness-causing herpes simplex virus–1 infection, Albright says.

FUENTE: The Scientist , Dciencia , The Scientist