UTILITZACIÓ DE MICROORGANISMES PER A TERÀPIES GÈNIQUES

UTILITZACIÓ DE MICROORGANISMES PER A TERÀPIES GÈNIQUES

QUÈ ÉS LA TERÀPIA GÈNICA?

La teràpia gènica és la tècnica que permet la localització exacta dels possibles gens defectuosos dels cromosomes i la seva substitució per altres gens correctes (1). Hem de tenir en compte tres components bàsics que són indispensables per a la teràpia gènica:

• El teixit diana o cèl·lula blanca, és a dir, el teixit o cèl·lula sobre la qual aplicarem la teràpia.
• El gen d’interès, és a dir, el gen que volem que s’expressi a la cèl·lula.
• El vector que serà el vehicle que ens permetrà introduir el gen d’interès. (2)

Els diferents models experimentals sobre els quals treballa la teràpia gènica es divideixen en funció del mètode utilitzat i el tipus de mostra:

• In vivo: el vector viral és inoculat directament de manera que viatgi pel torrent sanguini
• Ex vivo: les cèl·lules defectuoses del pacient són extretes cultivades i modificades.
• In situ: introducció de les modificacions gèniques en cèl·lules somàtiques sense alterar les cèl·lules germinals. (10,3)

Figura 1: Imatge que mostra la diferència entre el mètode in vivo i el mètode ex vivo. Extret de la referència 10 de la bibliografia.

QUÈ SÓN ELS VECTORS? QUINS TIPUS HI HA?

Els vectors són els sistemes que s’utilitzen en la transferència de gens exògens a l’interior de la cèl·lula. Hi ha dos tipus de vectors, els vectors virals i els vectors no virals.

Els vectors no virals són aquells que engloben les tècniques de transducció on el material genètic és introduït mitjançant mètodes químics (liposomes, fosfat càlcic) o físics (microinjecció, biobalística). (9,2,4)

Els vectors virals s’agrupen en quatre tipus de virus:

• Retrovirus: conté una cadena senzilla d’ARN, durant el cicle vital utilitza la transcriptasa inversa per transcriure’s a ADN, aquesta s’integrarà al genoma de la cèl·lula hoste. (9)
• Adenovirus: són virus no encapsulats amb ADN lineal de cadena doble. Aquests vectors es mantenen en forma de plasmidi, per tant són temporals. (8,9)
• Virus associats a adenovirus (VAA): requereixen un virus col·laborador amb les proteïnes necessàries per poder-se replicar de manera eficient. Sense aquest virus es troben en estat latent dins la cèl·lula. (8,9)
• Virus de l’herpes: fragment gran i lineal d’ADN bicatenari. Entren a la cèl·lula per fusió de l’embolcall víric amb la membrana plasmàtica cel·lular, o bé, per endocitosi. El genoma viral es replica i les partícules virals s’uneixen al nucli cel·lular. El virus s’allibera per exocitosi o lisi. (2,6)

INICIS EN AL TERÀPIA GÈNICA

La teràpia gènica neix gràcies al descobriment dels enzims de restricció l’any 1970 per Arber i Hamilton. Aquest descobriment va ser la base per a transferir gens entre diferents cèl·lules o organismes.

El 1978 es va crear la primera hormona recombinant inserint el gen de la insulina a E. Coli. A partir d’aquí es van iniciar diferents projectes per a transferir gens a cèl·lules humanes amb la finalitat terapèutica. En les primeres transferències no s’obtenien resultats terapèutics, és a dir, no podien curar la malaltia però tampoc tenien afectes adversos.

No va ser fins al 1990 que es va aprovar el primer assaig clínic amb teràpia gènica, en el que el pacient presentava una millora. L’assaig consistia en introduir el gen que codifica per l’enzim adenosin deaminasa (ADA) a nens amb inmunodeficiènia combinada severa (SCID, anomenats també nens bombolla) (11).

MICROORGANISMES EN PLANTES I EN ANIMALS

Bacteris transgènics: Utilitzem els bacteris modificats genèticament per la gran facilitat que tenen per sintetitzar proteïnes d’eucariotes amb la finalitat d’obtenir agents terapèutics i productes comercials com insulina, factors de coagulació, aminoàcids i vitamines entre altres. Per produir un bacteri transgènic, s’introdueix un plasmidi que conté el transgen i una seqüència que serveix per seleccionar els bacteris transformats. Si el bacteri reté el plasmidi i la proteïna que expressa el transgen no és tòxica pel seu desenvolupament, s’obté un bacteri transgènic amb noves característiques determinades pel gen introduït. El bacteri més utilitzat és Escherichia Coli (7).

Animals transgènics: l’objectiu és millorar la quantitat i qualitat dels productes obtinguts en animals de granja. També es fa servir en la indústria farmacèutica, per obtenir determinades proteïnes o altres productes que puguin ser utilitzats com a fàrmacs, per estudiar fenotips i funcions de diferents gens.  Actualment es coneixen tres tècniques de transformació d’animals:

1. Microinjecció en el pronucli d’un zigot
2. Transmissió utilitzant un vector retro viral
3. Transformació de cèl·lules embrionàries

Els embrions són ideals per ser tractats amb teràpies gèniques, ja que el nombre de cèl·lules és menor i hi ha una major activitat de cèl·lules mare. El principal objectiu d’aquestes teràpies sobre els embrions és  variar petits caràcters, com la pigmentació de la pell, que facin menys probable l’aparició d’una malaltia normalment hereditària.

En adults, és un cas més complex, on s’actuarà directament sobre el problema associat a diferents malalties(5,7).

Plantes transgèniques: el principal objectiu és fer-les més independents del medi i augmentar i millorar la capacitat de producció de diferents substàncies d’interès per als humans. A més a més, té un paper molt important sobretot en l’inici de les seqüenciacions de gens. Actualment es coneixen tres tècniques de transformació de plantes:

1. Transformació de protoplasts
2. Transformació biobalística (o bombardeig de microprojectils)
3. Transformació mitjançant Agrobacterium

En vegetals, es treballa amb cèl·lules desdiferenciades, que es rediferenciaran (mitjançant determinades concentracions d’hormones del creixement auxina, gibberel·lines i citoquinines) amb capacitat de formar un nou organisme complet. Per tant podem dir que treballem amb cèl·lules mare totipotents(5,7).  

MALALTIES EN LES QUALS S’APLICA LA TERÀPIA GÈNICA

Tot i que la teràpia gènica encara genera molta controvèrsia a causa dels problemes ètics que comporta, presenta un gran avanç per al tractament de diverses malalties. A continuació es presenta una taula amb algunes de les malalties que han pogut ser tractades amb la teràpia gènica.

Malaltia	Problema	Trangen	Microorganismes emprats	Resultats (èxit)
Fibrosi quística	Hi ha un defecte en el gen que codifica pel canal de clor (CFTR), que produeix un transport anormal d’electròlits a les glàndules exocrines	Gen del CFTR	Liposomes i adenovirus	Es redueixen en un 30% els símptomes
Insuficiència hepàtica o hipercolesterolemia familiar	Insuficient funcionalitat del fetge	Gen de l’ornitina transcarbamilasa (OTC), beta-galactosidasa i alfa1-antitripsina humana	Vectors adenovirals	Indueix la degradació de l’excés de matriu extracel·lular i estimula la proliferació dels hepatòcits, d’aquesta manera es restableix la funcionalitat del fetge
Diabetis	Pèrdua de les cèl·lules beta-pancreàtiques	Gen PDX-1 implicat en les primeres fases de formació i desenvolupament del pàncrees i en el control de l’expressió del gen de la insulina	Vectors adenoassociats	El fetge produeix insulina d’aquesta manera es redueixen les concentracions de glucosa
SIDA	Disfuncionalitat del sistema immunitari	Gens de la càpsida del VIH	Vectors retrovirals	Els glòbuls blancs modificats reconeixen les cèl·lules infectades pel VIH i les eliminen
Insuficiència cardíaca	Alteracions en la regulació de la proteïna fosfolamban	Gen que codifica per la proteïna fosfolamban	Virus adenoassociats	Producció de la proteïna fosfolamban

Taula 1: Taula resum de les diferents malalties tractades amb teràpia gènica. Creada a partir de la informació trobada en les referències  12,13,14 (a la bibliografia).

També s’ha experimentat en malalties com l’Alzheimer, la ceguera, el Parkinson, l’arteriosclerosi, la disfunció erèctil, la infertilitat, etc. (11)

MÈTODE PER REALITZAR UN DIAGNÒSTIC GENÈTIC PREIMPLANTACIONAL

És una tècnica que permet estudiar el DNA en òvuls o embrions per seleccionar o descartar els que presenten certes característiques. És especialment útil quan existeixen antecedents de malalties genètiques o cromosòmiques en la família.   

El diagnostic consisteix en:

1. Estudi genètic: Després de realitzar la fecundació in vitro i abans de transferir-lo a l’úter, és fa un estudi del material genètic de l’embrió per detectar possibles alteracions gèniques. Aquests embrions s’han de trobar en fase de 6 a 8 cèl·lules o en estadi de blastocist.
2. Biòpsia d’embrions: Es realitza una biòpsia de cadascun per descartar els que tinguin una malaltia congènita concreta.
3. Transferència: Es transfereixen entre 1 i 3 embrions sans.(16)

Si aquesta teràpia es fa en òvuls en comptes d’embrions, s’analitza una part concreta d’aquest, i es poden detectar patologies hereditàries d’origen matern (16).

Un diagnostic genètic preimplantacional va permetre a la ciutat de Bilbao que un nen nasqués sense una mutació nociva que causa una malaltia, concretament una arteriopatia cerebral autosòmica dominant. La noticia va ser publicada al diari El País, on es pot llegir detalladament el cas. Es pot trobar l’article complet al url de la referència número 17 de la bibliografia.

ÈTICA I MORAL EN LA TERÀPIA GÈNICA EN EMBRIONS

Un dels grans problemes que presenta aquesta innovadora tècnica, és el problema  ètic  que presenta la possibilitat de variar individus genèticament, variant el seu fenotip.

El principal inconvenient ètic és la possibilitat d’obtenir els anomenats “fills a la carta” , és a dir nadons amb un fenotip seleccionat (15).

A partir d’aquesta informació són variades les opinions, idees i creences que expressa la societat.

Figura 2: Portada del diari digital “El Mundo” del dia 17/3/2011. Recuperada de http://www.elmundo.es/elmundosalud/2011/03/17/oncologia/1300354515.html el dia 20/04/2016. Extret de la referència 18.

Figura 3: imatge extreta del blog

http://martitafernandezcmc.blogspot.com.es/2013/05/tema-4-la-reproduccion-asistida.html recuperada el dia 19/04/2016. Extret de la referència 15.

CONCLUSIONS

La teràpia gènica és una tècnica molt nova i per tant està molt poc desenvolupada, per tant encara no se sap del tot on ens pot portar aquesta tècnica. La teràpia gènica ens pot ajudar a lluitar contra diverses malalties tant hereditàries com no degut que altera els gens. Encara que tingui grans avantatges trobem un greu endarreriment en aquesta tècnica a causa dels problemes ètics i morals que aquest ocasiona.

BIBLIOGRAFIA

1. Terapia gènica.(1991). Enciclopedia de medicina i salut.(Vol.10,p.97-98).Barcelona:Enciclopèdia catalana.

2. Historia y biografia. (2015). La terapia genética manipulación de genes. Recuperat 8 de març del 2016, http://historiaybiografias.com/terapia/

3. Slideshare. (2012). Biotecnología y terapia génica. Recuperat el 8 de març del 2016, http://es.slideshare.net/CristinaGarca1/biotecnologa-y-terapia-gnica

4. Cronin, M., K Baban, C., O’Hanlon, D., O’Sullivan, G., Tangney, M.(2010). Bacteria as vectors for gene therapy of cancer. Bioeng Bugs, 1(6),385-394. DOI 10.4161/bbug.1.6.13146. Recuperat el dia 9 de març de 2016, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3056088/    

5. Bessis, N., Garcia Cozar, F J., Boissier, M-C.(2004) Immune responses to gene therapy vectors: influence on vector function and effector mechanisms. Gene therapy, 11, S10-S17. DOI 10.1038/sj.gt.3302364. Recuperat el dia 9 de març de 2016,  http://www.nature.com/gt/journal/v11/n1s/full/3302364a.html

6. Clínica Universidad de Navarra. Herpesvirus. Recuperat el dia 10 de març de 2016, http://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/herpesvirus

7. R. Lemoine, N., N. Cooper, D. (1996). Gene therapy.(2na edició)x Oxford: Bios Scientific Publishers.

8. Mena-Enriquez, M. et al. (2012). Vectores virales adeno-asociados: métodos de producción, purificación y aplicaciones en terapia génica. Revista de Investigación Clínica, 64 (5), 487-494. Recuperat el dia 8 de març de 2016, http://www.medigraphic.com/pdfs/revinvcli/nn-2012/nn125i.pdf

9. Rozalén, J., Ceña, V., Jordán, J. (2003). Terapia génica, Vectores de expresión. OFFARM, 22(8),102-108. Recuperat el dia 9 de març de 2016, http://www.uclm.es/profesoradO/jjordan/pdf/review/11.pdf

10. Yerga, M. (2012). Terapia gènica, Mètode in vivo i ex vivo. Recuperat el dia 17 de març de 2016, https://quimicosonador.wordpress.com/tag/terapias-genicas/ (Figura 1)

11.  Terapia génica. (2012).Historia de la terapia genica.Recuperat el 17 d’abril 2016, des de http://terapiagenica.blogia.com/2012/020708-historia-de-la-terapia-genica.php

12. Universidad de Navarra. (2012). Aplicaciones clínicas de la terapia génica. recuperat el 20 d’abril 2016, des de http://www.unav.es/ocw/genetica/tema12-4.html

13.Bruno Vecchi. (2007). Ingeniería genética. Recuperat el 23 d’abril 2016, des de http://www.monografias.com/trabajos5/ingen/ingen.shtml#usos

14. Terapia génica. (2012). Enfermedades tratadas mediante terapia génica. Recuperat el 21 d’abril 2016, des de http://www.unav.es/ocw/genetica/tema12-4.html

15. Marta Dianez Fernandez. (2013). La reproducción asistida, selección y conversación de embriones. Recuperat el 19 d’abril 2016, des de

http://martitafernandezcmc.blogspot.com.es/2013/05/tema-4-la-reproduccion-asistida.html

16.Clínica Eugin. (2015). Diagnóstico génetico preimplantacional. Recuperat el 19 d’abril 2016, des de

https://www.eugin.es/tratamientos/fiv/dgp

17.De Benito, E. (19 de juliol 2012). El diagnóstico genético libra a un niño de heredar el riesgo de padecer ictus. El País. Recuperat de

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2012/07/19/actualidad/1342706683_972953.html

18.Rubio,C. (17 de març de 2011). Nace en España el primer niño sin n gen ligado al cáncer. El Mundo. Recuperat de http://www.elmundo.es/elmundosalud/2011/03/17/oncologia/1300354515.html