La terapia genética
Es la
técnica que permite la localización exacta los posibles genes defectuosos de
los cromosomas y su sustitución por otros correctos, con el fin de curar las
llamadas «enfermedades genéticas», entre las que se encuentran muchos tipos de
cáncer.
El desarrollo de la terapia
genética se ha apoyado en los avances científicos experimentados por
determinadas ramas de la biología, como la genética, la biología molecular, la
virología o la bioquímica. El resultado es una técnica que permite la curación
de casi cualquier patología de carácter genético.
En el desarrollo de dicha
terapia hay que tener en cuenta diversos factores. Por un lado, es necesario
saber cuál es "tejido diana", es decir, el que va a recibir la
terapia. En segundo lugar, conocer si es posible tratar in situ el tejido
afectado. Igualmente importante resulta determinar el que facilita el traspaso
de un gen exógeno a la célula, es decir, qué vector se ha elegir para el
desarrollo del nuevo material genético que posteriormente se introduce el
tejido. Finalmente, es preciso estudiar al máximo la eficacia del gen nuevo y
saber que respuesta tendrá el órgano o tejido «hospedador», con la entrada del
gen modificado.
La finalidad principal de los
estudios sobre terapia génica en el ámbito de la medicina es conseguir los
mejores resultados tanto en prevención como en investigación, diagnóstico y
terapia de las enfermedades hereditarias; sin embargo, esta manipulación del
material genético puede ser utilizada en ingeniería genética, con el fin de
mejorar determinadas características de los seres vivos.
Los inicios de la terapia
génica
Los primeros trabajos en
terapia génica se realizaron con ratones, mediante tecnica del ADN
recombinante, que consiste en introducir el ADN extraño en los embriones, de
forma que dicho ADN se expresa luego completamente, a medida que desarrolla el
organismo. El material genético introducido se denomina transgén; los
individuos a los que se les aplica esta técnica reciben el nombre de
transgénicos. Con la introducción de estos transgenes se puede lograr la
identificación de zonas concretas del material genético para llevar a cabo su
cloonación, con el fin de que solo se vean afectadas un tipo específico de
células.
Vectores
Los vectores virales agrupan
cuatro tipos de virus: retrovírus, adenovirus, virus adnoasociados y
herpesvirus; existen también vectores no virales, como el bombardeo con
partículas, la inyección directa de ADN, los liposomas catiónicos y la
transferencia de genes mediante receptores.
Vectores virales
Los retrovirus comprenden una
clase de virus cuyo material genético es una cadena sencilla de ARN; durante su
ciclo vital, el virus se transcribe en una molécula bicatenaria de ADN, gracias
a la acción de la enzima reverso transcriptasa, que se integra en el genoma de
la célula huésped sin aparente daño para ella. La mayor parte de los retrovírus
a excepción del HIV, sólo se pueden integrar en células con capacidad para replicarse,
lo cual restringe su uso. Sin embargo, se pueden desarrollar en grandes
cantidades y su expresión en la célula hospedadora se realiza durante largos
periodos de tiempo. Los adenovirus son un conjunto de virus con ADN lineal de
cadena doble. Los vectores de adenovirus son más grandes y complejos que los
retrovirus, pues en su construcción solamente se elimina una pequeña región del
material genético vírico. Su ciclo de infección, que comprende de 32 a 36 horas
en un cultivo celular conlleva en primer lugar la síntesis de ADN de la célula
y, posteriormente la sintesis y ensamblaje del ADN y las proteínas víricas. Las
infecciones de estos virus en seres humanos están asociadas a enfermedades
benignas, como la conjuntivitis.
La Principal ventaja de su utilización
en la terapia génica es que se pueden producir en grandes cantidades y
transfieren de forma muy eficaz el material genético a un número elevado de
células y tejidos, aunque el hospedador parece limitar la duración de la
expresión del nuevo material genético. Los virus adenoasociados son muy pequeño
no autónomos y con ADN lineal de cadena sencilla. Para la replicación de estos
virus es necesaria la confección con adenovirus. La inserción del material
genetico de los adenovírus asociados se suele producir en regiones del
cromosoma 19. Los vectores que se forman con este tipo de virus son muy
simples, no pueden exceder en mucho la longitud del ADN viral, aproximadamente
4.680 nucleótidos, y son capaces de expresarse a largo plazo en las células que
no se dividen; sin embargo, la respuesta que producen en la célula hospedadora
es menor que la que se ocasiona con el tratamiento con adenovirus y es difícil
la producción de este vector en grandes cantidades. Los herpesvirus poseen un
material genético compuesto por ADN de doble cadena lineal, con un tamaño
aproximado de 100 a 250 Kb.
Presentan variaciones en
cuanto al tamaño y organización del genoma, contenido genético o células sobre
las que actúan. Pero por regla general, este tipo de de virus son muy útiles, pues es posible
insertar en su genoma grandes cantidades de ADN extraño y llevar a cabo durante
largos periodos de tiempo infecciones latentes en la célula hospedadora, sin
ningún efecto aparente sobre ésta. En la clase de los gamma-herpesvirus como el
virus de Epstein-Barr, se pueden producir infecciones latentes en células
en división, de modo que el material
genético que lleva insertado el virus se replica conjuntamente a la división
celular y se hereda en toda la nueva progenie de células. El inconveniente que
presentan estos virus es que están asociados a daños linfoproliferativos, con
lo cual, para su uso como vectores es necesario identificar estos genes y
eliminarlos, manteniendo únicamente aquellos que permitan la replicación del
virus y el mantenimiento del plásmido viral. Hasta la fecha, el uso fundamental
de los herpesvirus en la terapia génica se limita al empleo in vivo del herpes
simples (HSV)
Vectores no virales
El bombardeo de partículas
constituye una técnica efectiva de transferir genes tanto in vitro como in
vivo. En este método físico el plásmido o porción de ADN es recubierto en su
superficie por gotas de oro o tungsteno, de 1 a 3 micras de diámetro. Estas
partículas, aceleradas por una descarga eléctrica de un aparato o por un pulso
de gas son «disparadas» hacia el tejido. El éxito de esta técnica puede estar
asegurado en los procesos de vacunación. Otra alternativa es la inyección
directa del ADN o ARN puro circular y cerrado covalentemente, dentro del tejido
deseado. Este método económico, y un procedimiento no tóxico, si se compara con
la entrega mediante virus. Como desventaja fundamental hay que señalar que los
niveles y persistencia de la expresión de genes dura un corto periodo de
tiempo. Esta tecnologia puede tener potencial como un procedimiento de
vacunación y como e genes a un nivel bajo. Los liposomas catiónicos consisten
en la mezcla de un 1 lipido catiónico de carga positiva y varias moléculas de
ADN con carga negativa debido a los fosfatos de la doble hélice. Este tipo
de vectores se han usado en el
tratamiento de la fibrosis sistica y en las enfermedades vasculares. Se pueden realizar transferencias
de estos vía catéter, aunque su uso es limitado, dedido a la baja eficacia de
transfección del material genético contenido en este complejo a la célula
hospedadora ya su relativa toxicidad. Un problema que se plantea con las
técnicas anteriores es que el vector alcance realmente su objetivo y no quede
diseminado por el organismo. Por ello existe un procedimiento que consiste en
introducir, junto al material genético que queremos transferir, moléculas que
puedan ser reconocidas por los receptores de la célula diana. Estas moléculas
pueden ser azucares, péptidos, hormonas, etc. y su ventaja respecto a otros
modelos es que se establece una interacción muy específica, como la interacción
transportador/célula, y no muy inespecífica como la que se verifica entre las
cargas iónicas.
Experimentos en animales
Los experimentos con animales
conforman una parte fundamental en el estudio de cualquiera de las aplicaciones
de terapia génica; sus dos objetivos principales son el análisis de la
seguridad del sistema de vectores y el estudio de la eficacia de la
transferencia de genes. El efecto de la dosis y su duración es comprobado en
varias especies, incluyendo primates y otros animales que sean hospedadores
para el virus salvaje (por ejemplo, las ratas del algodón se usan para el
estudio de adenovirus). Se analiza la difusión de secuencias vitales,
especialmente a las gónadas, y cualquier efecto adverso, como la inflamación
tras la administración del vector. El propósito de estos ensayos no es mostrar
que el vector no produce efectos adversos —cualquier clase de droga tiene esa
capacidad en determinada dosis—, sino precisar el tipo de suceso adverso que
podría esperarse si los humanos estuvieran expuestos al vector, y fijar las
posibles dosis que pueden acarrear estos sucesos. Para una enfermedad genética,
un ratón con un gen eliminado o un animal con el fenotipo apropiado sería válido
en este tipo de estudio.
Terapia génica en seres
humanos
Esta terapia está destinada al
tratamiento de enfermedades infecciosas y auto inmunes, Las estrategias se
basan en la eliminación de poblaciones de células infectadas con virus, como el
HIV, mediante administración directa de moléculas de ácidos nucleicos o a
través del desarrollo de vacunas. En la terapia contra el cáncer, se puede
actuar con diferentes objetivos. Si se opera sobre las células del sistema
inmunitario, se manipulan ex vivo las células efectoras antitumorales del
sistema inmune. Estas células son modificadas genéticamente y reimplantadas con
el fin de liberar dentro del tumor el producto de los genes exógenos, como las
cítoquinas.
Sobre las células
hematopeyéticas o formadoras de sangre se actúa incorporando los llamados genes
MDR, que confieren mayor resistencia a las altas aplicaciones de quimioterapia
en el paciente. Si se actúa directamente sobre las células tumorales, se
introducen factores genéticos que provoquen la muerte o apoptosis de las
células tumorales o aumenten la respuesta del sistema inmunitario antitumoral
del paciente.
Otro de los campos más
promisorios de las terapias génicas es el de las inmunoterapias y la
fabricación de vacunas biotecnológicas.
Recordemos que nuestro
organismo está sometido a múltiples agresiones de parásitos, bacterias y virus.
El sistema inmunitario debe clasificar a esos agresores y armar una respuesta
efectora capaz de eliminarlos.
■ En el caso de las bacterias extracelulares y de sus productos
tóxicos, la respuesta eficaz consiste en la producción de anticuerpos
opsonizantes o neutralizantes.
■ Si se trata de bacterias intracelulares (como los micoplasmas) que se
replican en el interior de los fagosomas, la respuesta más contundente corre a
cargo de las células T que activan los fagocitos en los procesos de
hipersensibilidad retardada.
■ Por último, ante una infección vírica, si bien los anticuerpos
específicos podrían limitar la difusión del virus a otras células, sólo una
respuesta citotóxica (por los linfocitos T citotóxicos) acabará con las células
infectadas y erradicará el virus.
Con la vacuna quedamos
expuestos a "un material biológico" que imita al agente infeccioso.
Por eso, el sistema inmunitario desencadena la resistencia ante el patógeno y
lo memoriza, sin experimentar la infección ni la enfermedad. El proceso se
asemejaría a introducir en el organismo un "chip" de memoria con
determinadas instrucciones. Para vacunar contra un patógeno, se inocula en el
organismo un microorganismo muerto (vacuna muerta), un microorganismo vivo pero
incapacitado para desencadenar la enfermedad (vacuna viva atenuada) o una
porción purificada del patógeno (vacuna subunitaria).
A partir de la Ingeniería
genética y la Biotecnología, se perciben tres áreas prometedoras en el campo de
la vacunación: la administración de vacunas a través de las mucosas, las
vacunas de ADN y las vacunas terapéuticas.
Éstas nuevas técnicas
permitirán curar enfermedades como la hepatitis B, el papilomavirus, el herpes
genital e incluso el sida.
La Biotecnología está
proporcionando, entonces, un potencial ¡limitado para el desarrollo de nuevas
vacunas y, con ello, se está ampliando el campo de acción de la vacunación,
además de presentar vehículos efectivos para el tratamiento de determinados
tumores y enfermedades virales, lo que puede cambiar la relación del ser humano
con las enfermedades del próximo siglo.
