Un camino menos transitado: cómo fabricar menos huntingtina puede alterar la inestabilidad somática y podría retrasar los síntomas

Un misterio que muchos científicos creen que es la clave para curar la EH es su misteriosa edad de aparición. Aunque las personas con EH portan el gen expandido desde el nacimiento, por lo general no desarrollan síntomas hasta etapas posteriores de la vida, ¡lo que sugiere que algo malo se está gestando bajo la superficie! Una explicación, que ha ganado mucha fuerza en los últimos años, es un proceso llamado inestabilidad somática, en el que la expansión empeora a lo largo de la vida de una persona. Un trabajo reciente del laboratorio del Dr. Jeff Carroll en la Universidad de Washington investigó varias técnicas genéticas para entender qué causa la inestabilidad somática y si las terapias de reducción de huntingtina podrían frenarla.

Una repetición inestable

Para entender la inestabilidad somática, repasemos brevemente cómo funcionan los genes. Normalmente, los genes como el de la huntingtina, o HTT, se copian para fabricar moléculas mensajeras, llamadas ARNm, mediante un proceso conocido como transcripción. Estas mensajes genéticos pueden utilizarse después como plantilla para fabricar proteínas mediante otro proceso llamado traducción.

Sin embargo, en la EH, el gen HTT contiene letras genéticas adicionales (C-A-G) que se repiten demasiadas veces, lo que hace que su mensaje de ARNm cree una proteína anormal. En algunas células, estas repeticiones CAG pueden crecer aún más a lo largo de la vida de una persona, dando lugar a un ARNm cada vez más repetitivo. Para cuando aparecen los síntomas, estas repeticiones CAG pueden haber crecido hasta llegar a los cientos en ciertas células. La expansión continua de la repetición CAG en el HTT, llamada inestabilidad somática, es una de las principales teorías de por qué la aparición de la EH suele retrasarse hasta la edad adulta.

Muchos ensayos clínicos en curso se centran en reducir la cantidad de HTT producida a partir del gen defectuoso. Sin embargo, no está claro si reducir los niveles de HTT frenará el crecimiento de la repetición CAG en el gen HTT. Aunque la inestabilidad somática es la principal sospechosa de causar el retraso en la aparición de la EH, sigue siendo solo una correlación. En cualquier caso, merece la pena investigar qué la causa y si las terapias de reducción de HTT, que ya están en fase de ensayo clínico, pueden afectarla.

Reducir la huntingtina

En un nuevo estudio, un equipo de la Universidad de Washington comprobó si la reducción de HTT afecta a la inestabilidad somática. En trabajos anteriores, habían utilizado un tipo de terapia llamada oligonucleótidos antisentido (ASO), que se unen al ARNm y lo envían al cubo de la basura de la célula, para reducir los niveles de HTT en ratones. Hicieron un seguimiento de estos experimentos y descubrieron que los ASO también reducían el crecimiento de las repeticiones CAG en un 50% aproximadamente. Esta es una buena noticia porque varios ensayos clínicos en curso ya están investigando los ASO.

Aunque la capacidad de los ASO para reducir los niveles de ARNm diana es bien conocida, los investigadores se sorprendieron de que frenara el crecimiento de los CAG en el gen HTT. Sospecharon que los ASO también podrían interrumpir el ARNm en su origen, un proceso llamado transcripción. Trabajos recientes de otros grupos han relacionado las tasas de transcripción con el crecimiento de los CAG, de modo que cuanto más se utiliza el gen HTT para fabricar ARNm, más rápido se acumulan los CAG. Esta hipótesis llevó al equipo a investigar exactamente cómo los ASO frenaban el crecimiento de los CAG.

Los investigadores consideraron dos posibles formas en las que los ASO podrían estar frenando la inestabilidad somática.

1. La propia proteína HTT era la responsable de la inestabilidad somática y, al reducir la producción de HTT, los ASO reducían la inestabilidad somática.
2. El proceso de activación del gen HTT causaba la inestabilidad somática y, al reducir la transcripción, los ASO reducían la inestabilidad somática.

Para averiguar cómo podrían afectar los ASO a la inestabilidad somática, los investigadores inyectaron en ratones una molécula similar, llamada siRNA, que reduce la proteína HTT pero no afecta a la transcripción. Cuando se redujeron los niveles de proteína HTT mediante siRNA, no observaron ningún efecto sobre la inestabilidad somática. Esto no significa que el siRNA no estuviera ejerciendo un efecto beneficioso, solo que el siRNA no estaba reduciendo la inestabilidad somática en las células que el equipo analizó. Sin embargo, sí indica que los ASO frenan el crecimiento de los CAG al interrumpir la transcripción, y no al reducir los niveles de proteína.

¡Menos entregas, menos baches!

Para visualizar la diferencia entre el siRNA y los ASO, imagina el gen HTT como una carretera vieja por la que circulan camiones de gran tonelaje haciendo entregas, y los paquetes representan los mensajes de ARNm. Con cada año que se circula por la carretera, sus baches y grietas empeoran, al igual que la repetición CAG de HTT empeora cuanto más se utiliza para fabricar proteínas. Reducir los niveles de HTT con siRNA es como reducir el número de paquetes, ¡pero sigue habiendo el mismo número de camiones en la carretera, solo que van más vacíos! Los ASO, sin embargo, reducen el número de camiones, y menos camiones significan menos desgaste en la carretera y, por tanto, un crecimiento más lento de los CAG.

Los investigadores probaron un enfoque más directo para comprobar la conexión entre la inestabilidad somática y la transcripción. Recurrieron a un modelo de ratón de la EH modificado genéticamente en el que la transcripción de HTT puede activarse o desactivarse, como un interruptor, añadiendo un producto químico especial a su agua potable. En los ratones en los que se desactivó la transcripción de HTT, observaron que la inestabilidad somática se ralentizaba. Además, cuanto más tiempo permanecía desactivada la transcripción de HTT, menos crecían las repeticiones CAG. Estos resultados, sumados a sus experimentos con ASO, proporcionaron pruebas sólidas de que la transcripción era parcialmente responsable de la inestabilidad somática.

Barreras de proteínas de dedos de zinc

Aunque activar o desactivar el HTT añadiendo un producto químico al agua potable suena fantástico, ¡solo funciona en este tipo específico de ratones modificados genéticamente, que lamentablemente nosotros no somos! Así que los investigadores recurrieron a un enfoque más práctico utilizando proteínas de dedos de zinc (ZFP), que son proteínas modificadas genéticamente que se adhieren directamente a las repeticiones CAG y bloquean la transcripción. Siguiendo nuestra analogía, las ZFP son como barreras gigantes que cortan el tráfico. Si los camiones de reparto que circulan por la carretera (que representan la transcripción) están haciendo que los baches empeoren (crecimiento de los CAG), entonces detener el tráfico debería frenar la inestabilidad somática.

Para probar las ZFP, utilizaron un virus para introducir sus instrucciones de ADN en cerebros de ratones. Un lado del cerebro del ratón recibió una versión de la ZFP que se engancha a la repetición CAG y detiene la transcripción, y el otro lado recibió una versión de la ZFP que se une al HTT pero no detiene la transcripción. Las ZFP que bloquean la transcripción mostraron una impresionante reducción del 70% en la inestabilidad somática. Sorprendentemente, las ZFP que se unen al HTT pero no bloquean la transcripción siguieron teniendo una modesta reducción del 42% en la inestabilidad somática. Esta es una buena noticia porque detener por completo la transcripción de HTT podría ser inseguro, ya que el HTT sigue realizando funciones importantes dentro de las células cerebrales. Por tanto, mantener el HTT parcialmente activado mientras se frena la inestabilidad somática podría representar un enfoque terapéutico más seguro.

Direcciones terapéuticas

En conjunto, estos resultados muestran que reducir la transcripción de HTT no solo reduce la cantidad de proteína HTT tóxica en la célula, sino que también podría frenar el crecimiento de sus CAG. Aunque frenar el crecimiento de los CAG parece un éxito total, es importante reiterar que todavía no sabemos con certeza si la inestabilidad somática es la causa de la aparición de la enfermedad; ¡es solo una pista prometedora! Además, reducir la transcripción de HTT, que se relacionó con la ralentización de la inestabilidad somática, podría causar problemas totalmente ajenos en la célula. En nuestra analogía, bloquear las entregas de paquetes evitaría que se formaran baches, ¡pero esto también crearía seguramente un grupo de clientes enfadados esperando sus paquetes!

Ya hay ensayos clínicos en marcha con ASO y se está trabajando en terapias basadas en ZFP. Aunque hay motivos para el optimismo, existen algunas advertencias importantes. En primer lugar, los ratones utilizados en estos experimentos están modificados genéticamente con una mutación extrema de repetición CAG, porque de lo contrario no mostrarían síntomas debido a su corta vida. Y si estas terapias se trasladarán de forma eficaz o segura a los humanos es otra gran incógnita. Por ejemplo, aunque los ASO y las ZFP podrían tolerarse dentro de la cortísima vida de un ratón, no conocemos la seguridad o eficacia a largo plazo en humanos. En cualquier caso, seguiremos de cerca cada avance y compartiremos las actualizaciones en cuanto se publiquen.

Resumen

• Las repeticiones CAG en el gen HTT siguen expandiéndose a lo largo de la vida, y esta inestabilidad somática puede contribuir al retraso en la aparición de la EH.
• Los tratamientos con ASO frenan la expansión de las repeticiones al reducir la transcripción de HTT, no solo los niveles de proteína HTT.
• Múltiples experimentos, incluyendo siRNA, transcripción conmutable y proteínas de dedos de zinc, confirman que una menor transcripción de HTT significa un menor crecimiento de los CAG.
• Las terapias dirigidas a la transcripción parecen prometedoras, pero aún no está claro si frenar la inestabilidad somática cambiará la aparición de la EH en humanos.

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Supresión de la inestabilidad somática de la enfermedad de Huntington mediante la represión transcripcional y la unión directa a la repetición CAG