Jeff CarrollPor Dr Jeff Carroll Editado por Dr Tamara Maiuri Traducido por Asunción Martínez

Se acaba de describir una nueva y emocionante herramienta en la lucha contra la enfermedad de Huntington. Un grupo internacional de científicos ha desarrollado una nueva forma para reducir de forma específica los niveles de la proteína huntingtina mutada.

Genética de la huntingtina: del gen a la proteína

La enfermedad de Huntington (EH) está causada por un cambio genético, o mutación, en el ADN de un gen específico. Los científicos llaman al gen huntingtin. Al igual que cualquier otro fragmento de ADN en nuestras células, el gen de la huntingtina se compone de cuatro letras químicas, que se repiten en patrones únicos que les otorgan sus funciones únicas.

A diferencia de los ASOs y el siRNA, que se dirigen al ARN, las ZFPs se dirigen al ADN.
A diferencia de los ASOs y el siRNA, que se dirigen al ARN, las ZFPs se dirigen al ADN.

Se hace referencia a esas cuatro letras de ADN mediante abreviaturas para sus nombres químicos, ‘A’, ‘C’, ’T' y ‘G’. Cada caso de EH está causado por la expansión de un largo tramo de las letras de ADN ‘C-A-G’ muy cerca del comienzo del gen de la huntingtina. En la mayoría de las personas, las que no están destinadas a desarrollar EH, ese código ‘C-A-G’ se repite alrededor de 20 veces más o menos, por razones que todavía no entendemos totalmente.

La EH surge cuando una persona hereda un tramo prolongado de ‘C-A-G’, y la enfermedad inevitablemente surge en personas que heredan 40 o más ‘C-A-G’. Tenga en cuenta que todos tienen dos copias diferentes del gen de la huntingtina: una heredada de mamá y otra de papá. La gran mayoría de los pacientes con EH tienen una copia normal con un bajo número de ‘C-A-G’ y la copia mutada que es más larga.

La mayoría de los genes, incluido el gen de la huntingtina, son utilizados por las células como manuales de instrucciones para construir proteínas, pequeñas máquinas moleculares que ayudan a las células a hacer su trabajo. Entonces, en las células de las personas con la mutación de la EH, hay dos versiones diferentes del gen de la huntingtina, y esas instrucciones le dicen a la célula que produzca dos versiones diferentes de la proteína huntingtina.

Reducir la huntingtina

En el mundo de la investigación de la EH actualmente hay un objetivo principal que es investigar si las estrategias de “reducción de la huntingtina” podrían ser tratamientos efectivos para la EH. El objetivo de los tratamientos reductores de la huntingtina es detener o ralentizar la velocidad a la que las células usan la información en el gen de la huntingtina para producir la proteína huntingtina.

Los estudios en animales sugieren que si podemos reducir la cantidad de proteína huntingtina producida por el gen mutado de la huntingtina, podremos tener la esperanza de reducir los síntomas de la EH. Varias compañías farmacéuticas están utilizando una amplia gama de enfoques para reducir la huntingtina como tratamientos potencialmente nuevos para la EH. Hemos cubierto la idea general de la reducción de la huntingtina aquí, con actualizaciones más recientes sobre las sustancias para la reducción de la huntingtina llamadas ASO aquí y aquí, y otras aproximaciones aquí y aquí.

Y ahora, ZFP

La compañía de biotecnología Sangamo Therapeutics ha estado trabajando durante varios años en otra forma de reducir las proteínas: controlando si un gen se activa o se desactiva. Su tecnología se basa en pequeñas máquinas moleculares llamadas factores de transcripción de proteínas con dedos de zinc. Eso es un poco difícil de pronunciar, así que los llamaremos ZFP para abreviar. Al igual que las otras tecnologías de reducción de huntingtina que hemos descrito anteriormente, el objetivo para los investigadores que usan ZFP en la EH es reducir los niveles de huntingtina en las células.

Si bien la idea básica es la misma, las ZFPs funcionan de una manera bastante única, en comparación con las tecnologías de reducción de la huntingtina existentes. Las sustancias reductoras de huntingtina existentes funcionan en un paso intermedio entre la lectura de la información del gen de la huntingtina del ADN y la producción de la proteína huntingtina. La información contenida en los genes primero es leída por el ADN, se copia en un lenguaje estrechamente relacionado llamado ARN y luego se traduce al lenguaje de las proteínas. Este mensaje de ARN intermedio es el objetivo actual de las sustancias reductoras de huntingtina en la clínica.

Pero las ZFPs, como las desarrolladas por Sangamo y sus colaboradores, funcionan de una manera muy diferente. Nuestras células contienen una serie de proteínas que incluyen pequeñas pinzas que tienen la forma perfecta para captar secuencias de ADN específicas. (Nota: las pinzas se mantienen unidas por un átomo de zinc, lo que explica el curioso nombre).

¿ZFP para EH?

«A diferencia de los enfoques que se centran en el ARN de la huntingtina, las células tratadas con ZFP nunca activan su gen de huntingtina. »

Durante muchos años, los investigadores han trabajado para comprender las ZFPs naturales con la esperanza de poder reprogramarlas para que se adhieran a nuevas secuencias de ADN específicas. Sangamo ha sido líder en este campo y desarrolló una especie de kit de herramientas de ZFP personalizadas que pueden tratar a casi cualquier secuencia de ADN.

¿Por qué hacer esto, cuál es el objetivo de hacer pinzas de unión de ADN personalizadas? Bueno, resulta que podemos unir varias cargas útiles a estas pinzas, y algunas de ellas hacen cosas muy interesantes al ADN donde se unen. Como ejemplo, los investigadores saben que pueden fusionar una especie de señal de stop celular a los dedos de zinc, para bloquear la activación de la célula del gen objetivo.

Una publicación reciente describe el trabajo de Sangamo en el desarrollo de ZFP para su uso en EH, que fue una colaboración a gran escala con la Fundación CHDI y varios investigadores de EH de todo el mundo. Después de un laborioso esfuerzo de detección, pudieron desarrollar nuevas ZFPs que se adhieren al gen de la huntingtina en el ADN, y bloquean su activación. Entonces, a diferencia de otros enfoques que se dirigen al ARN de huntingtina, las células tratadas con estas ZFPs nunca activan su gen de huntingtina.

Aún mejor, el equipo pudo desarrollar ZFPs que pueden detener sólo la expresión de la copia mutada del gen de la huntingtina, dejando la copia normal completamente intacta. Sangamo probó su capacidad para discriminar entre uno de los tamaños de CAG más bajos que causan la EH en humanos (38 repeticiones de CAG), mientras deja intacta la copia normal de huntingtina.

Resultados prometedores en ratones

Después de haber demostrado en células que sus nuevas ZFPs podrían desactivar específicamente la huntingtina mutada, el equipo realizó una serie de estudios en animales para ver si su herramienta podría ser útil en cerebros de animales que tienen mutaciones similares a la EH. Para ser exhaustivos, probaron dos modelos animales diferentes de EH: uno con síntomas que progresan muy rápidamente y otro con cambios más sutiles a largo plazo.

En ambos casos, la administración de ZFP a los cerebros de los ratones condujo a la reducción de la proteína huntingtina. También ayudó a algunos de los síntomas que experimentan estos ratones, que se parecen un poco a las cosas que observamos en pacientes con EH.

Es razonablemente fácil probar sustancias experimentales como esta en ratones. Los investigadores pueden recoger tejido cerebral de animales y estudiarlo intensamente, pero estudios similares son imposibles en pacientes humanos con EH, que se enfadan bastante si les toman trozos de cerebro. Debido a que traducir los estudios en ratones a humanos es muy difícil, el equipo realizó otro conjunto de experimentos para determinar si el tratamiento con ZFP mejoró las cosas de una manera que también podemos medir en las personas.

De hecho, utilizando técnicas sofisticadas de escáner cerebral, el equipo pudo observar los beneficios del tratamiento con ZFP en ratones con EH. Estas técnicas bien establecidas también funcionan en humanos, por lo que si queremos probar ZFP en estudios en humanos, podemos esperar mejoras sin la necesidad de estudiar el tejido cerebral.

¿Cuáles son los riesgos y beneficios de las ZFPs?

Los investigadores pueden añadir una especie de señal de stop celular a los dedos de zinc, para impedir que la célula active un gen.
Los investigadores pueden añadir una especie de señal de stop celular a los dedos de zinc, para impedir que la célula active un gen.

Como con cualquier otro tratamiento potencial para la EH, existen beneficios y riesgos en el uso de ZFP. En teoría, es un enfoque mucho mejor para detener por completo la producción de proteínas de un gen mutado en lugar de tratar de limpiar el ARN y la proteína después. No entendemos completamente qué especies de ARN y proteínas tienen efectos tóxicos en las células, por lo que cerrar el grifo parece ser el mejor enfoque.

Además, los datos presentados por Sangamo y sus colaboradores muestran una capacidad muy buena para discriminar entre la copia normal del gen de la huntingtina y la copia mutada. Silenciar solo la copia mutada del gen de la huntingtina y preservar la otra copia es, en teoría, preferible, ya que todavía no conocemos todos los riesgos asociados con la reducción de la copia normal.

En el lado negativo, las ZFPs desarrolladas por Sangamo y sus colaboradores son genes, codificados en el ADN, que deben incluirse en cada célula que queramos tratar. El añadir genes para tratar una enfermedad se conoce generalmente como terapia génica. Para ser un tratamiento efectivo para la EH, la terapia génica con ZFP requerirá ciertas intervenciones. El ADN que codifica las ZFPs debe empaquetarse en un virus e inyectarse en el cerebro.

Como cualquier sustancia, las ZFPs desarrolladas por Sangamo y sus colaboradores podrían tener consecuencias inesperadas. En este caso, la preocupación más simple sobre las ZFPs podría ser que se dirijan accidentalmente a otros genes, además de la huntingtina, para la reducirlos. El equipo realizó investigaciones bastante detalladas de esta posibilidad en las células, pero, por supuesto, en el cerebro las cosas podrían ser más complicadas.

La mejor manera de determinar si estas ZFPs son tan útiles como esperamos es realizar estudios en humanos. Para respaldar esto, Sangamo ha establecido una asociación con el gigante japonés farmacéutico Takeda, que ciertamente tiene la experiencia y los recursos para llevar a cabo tales estudios. Estén atentos a HDBuzz para cualquier anuncio sobre futuros estudios con ZFP en pacientes con EH.

Llevar a casa

Este nuevo estudio emocionante proporciona otra herramienta más en el abordaje de la reducción de la huntingtina en la clínica. El estudio fue muy bien realizado y nos deja en una buena posición para considerar probar las ZFPs en estudios clínicos en humanos. Es muy emocionante ver que científicos brillantes de todo el mundo continúan desarrollando nuevos enfoques para tratar la EH.

Es probable que estas nuevas ZFPs ofrezcan beneficios interesantes en comparación con otros enfoques de reducción de huntingtina que esperamos ver probados en pacientes con EH. ¡Manténgase en sintonía con HDBuzz para obtener más información sobre las terapias reductoras de huntingtina!

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