Identificación de moléculas aprobadas por la FDA para tratar SCA6

Escrito por la Dra. Hannah Shorrock Editado por la Dra. Larissa Nitschke. Publicado inicialmente en el 7 de mayo de 2021. Traducción al español fueron hechas por FEDAES y Carlos Barba.

Pastor y sus colegas identifican pequeñas moléculas aprobadas por la FDA que reducen selectivamente la proteína tóxica expandida con poliglutamina en SCA6.

Apuntar selectivamente a los genes que causan enfermedades sin alterar las funciones celulares es esencial para el desarrollo exitoso de la terapia. En la ataxia espinocerebelosa tipo 6 (SCA6), lograr esta selectividad es particularmente complicado ya que el gen que causa la enfermedad produce dos proteínas que contienen un tracto de poliglutamina expandido. En este estudio, Pastor y sus colegas identificaron varias moléculas pequeñas aprobadas por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) que reducen selectivamente los niveles de una de estas proteínas que contienen poliglutamina sin afectar los niveles de la otra proteína, que es esencial para la función normal del cerebro. Mediante el uso de medicamentos ya aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos Para tratar otras enfermedades, conocidas como medicamentos aprobados por la FDA, el equipo espera reducir el período de tiempo para el desarrollo de la terapia preclínica.

SCA6 es una ataxia autosómica dominante que causa un deterioro progresivo del movimiento y la coordinación. Esto se debe a la disfunción y muerte de las células cerebrales, incluidas las neuronas de Purkinje en el cerebelo . SCA6 es causada por una expansión de repetición CAG en el gen CACNA1A. CACNA1A codifica dos proteínas: la subunidad a1A, la principal subunidad formadora de poros del canal de iones de calcio dependiente de voltaje de tipo P / Q , así como un factor de transcripción llamado a1ACT.

La subunidad a1A es esencial para la vida. Su función se ve menos afectada por la presencia del tracto de poliglutamina expandido que la de a1ACT. El factor de transcripción, a1ACT, controla la expresión de varios genes implicados en el desarrollo de las células de Purkinje. La expresión de la proteína a1ACT que contiene un tracto de poliglutamina expandido en ratones causa atrofia y ataxia cerebelosa. Si bien la reducción de los niveles de la subunidad a1A puede tener poco efecto sobre la enfermedad de SCA6 pero afectar la función normal de las células cerebrales, la reducción de los niveles de a1ACT puede mejorar la enfermedad en SCA6. Por lo tanto, Pastor y sus colegas decidieron probar la hipótesis de que la reducción selectiva de los niveles de la proteína a1ACT sin afectar los niveles de la proteína a1A puede ser un enfoque terapéutico viable para SCA6.

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Mediante el uso de medicamentos ya aprobados por la FDA, el equipo espera reducir el período de tiempo para el desarrollo de la terapia preclínica.  Foto utilizada bajo licencia por Wanchana Phuangwan / Shutterstock.com .
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Terapia génica lentiviral en ratones SCA3: Seguridad a largo plazo

Escrito por la Dra. Ambika Tewari Editado por la Dra. Hayley McLoughlin. Publicado inicialmente en el 6 de agosto de 2021. Traducción al español fueron hechas por FEDAES.

La expresión lentiviral de un ARNhc contra ataxina-3 fue bien tolerada y no produjo efectos adversos medibles en ratones de tipo salvaje.

La evaluación del perfil de seguridad es un paso necesario y crucial para calificar una terapia para su uso en pacientes. La terapia génica es una técnica experimental que ha demostrado un enorme progreso en el tratamiento o la reversión de una enfermedad, específicamente los trastornos monogénicos.

Es importante investigar con detenimiento la seguridad y la tolerancia de la terapia génica para evaluar su idoneidad para los ensayos clínicos. Las herramientas de terapia génica se pueden utilizar de diferentes maneras para lograr el mismo efecto terapéutico: el gen defectuoso se puede reemplazar con una copia sana, el gen mutado se puede reparar o la copia mutante del gen se puede silenciar.

La ataxia espinocerebelosa tipo 3 (SCA3) o enfermedad de Machado-Joseph (MJD) causa una pérdida progresiva de neuronas en la médula espinal y en varias regiones del cerebro. Esto incluye el cerebelo, tronco encefálico, cuerpo estriado y sustancia negra. Estas neuronas tienen funciones cruciales. Sin estas neuronas, los pacientes experimentan descoordinación motora, pérdida del equilibrio y, en casos graves, muerte prematura.

Si bien se sigue logrando un gran progreso en la comprensión de cómo una mutación en un solo gen, Ataxin-3, causa los síntomas de SCA3, todavía no existe un tratamiento para detener la progresión de la enfermedad. Como trastorno monogénico, SCA3, al igual que otras ataxias espinocerebelosas (SCA), es un candidato prometedor para la terapia génica. Si bien aún no existen terapias génicas aprobadas para la SCA, existen varios laboratorios de investigación y empresas que trabajan para lograr este objetivo.

An artist's drawing of scientists standing infront of a giant piece of DNA and drugs
Este es un momento verdaderamente emocionante para la terapia génica, pero también es importante mantener la seguridad de los pacientes como una prioridad absoluta. Foto utilizada bajo licencia por Visual Generation / Shutterstock.com .

Los investigadores de este estudio han estado trabajando en la terapia génica para SCA3 desde 2008. Han investigado cómo la terapia génica podría ofrecer protección contra una mayor disminución, en varios modelos de células y ratones de SCA3. Utilizaron un enfoque en el que disminuyeron los niveles del gen Ataxin-3 mutante mientras dejaban intacto el gen Ataxin-3 normal. Esto se conoce como focalización específica de alelos. Demostraron que utilizando esta técnica, podrían reducir significativamente los cambios de comportamiento y neuropatológicos que ocurren en ratones SCA3. Los ratones tratados con la terapia génica mostraron mejoras en su equilibrio y coordinación motora.

La terapia génica en su forma más básica involucra dos componentes, el gen que reemplazará o eliminará el gen enfermo y un vector que transportará este nuevo gen a su sitio de acción. Los vectores más comúnmente utilizados en la actualidad son los virus adenoasociados (AAV) seguidos por los retrovirus. Estos virus se han diseñado específicamente para llevar a su pasajero a la ubicación especificada. Si bien ambos vectores han pasado por varios años de pruebas preclínicas y clínicas para numerosos candidatos a terapia génica, quedan preguntas sobre su seguridad. (1) ¿El producto de terapia génica continúa expresándose en el área objetivo a largo plazo? (2) Si hay expresión a largo plazo, ¿causa algún efecto adverso mensurable en el área objetivo? (3) ¿La expresión a largo plazo afecta el funcionamiento normal de las células / órganos diana?

En este estudio actual, los investigadores probaron sistemáticamente la seguridad de reducir los niveles de Ataxin-3 mutante específicamente en el cuerpo estriado de ratones adultos de tipo salvaje. El gen, un ARN en horquilla corto (ARNhc) que reduce el nivel de la proteína ataxina-3 mutante, se empaquetó en un vector. El vector utilizado en este estudio es un lentivirus. Este es un tipo de retrovirus que infecta las células que no se dividen, como las neuronas del cerebro. Por lo tanto, cuando el vector lentivirus se inyecta en el cerebro, transporta su carga de ARNhc a las neuronas.

Como control experimental, este estudio utilizó tanto ratones que no fueron inyectados como ratones inyectados con una sustancia inerte en las mismas dos ubicaciones que el shRNA. Dado que los ratones de tipo salvaje no expresan ataxina-3 mutada, este estudio solo analiza los efectos a largo plazo de expresar el lentivirus con el ARNhc.

En tres puntos de tiempo diferentes (2, 8 y 20 semanas después de la inyección o administración del vector y su carga de ARNhc) se sacrificaron los ratones. Luego, se recolectaron y analizaron sus cerebros. Una característica importante de cualquier producto de terapia génica es su perfil de expresión. Esto incluye información como su distribución tisular hasta la duración de su expresión. El ARNhc contra la ataxina-3 mutante contenía un informador. Este informe permitiría identificar cualquier célula con ARNhc al final del estudio en vida. Los cerebros se seccionaron en rodajas muy delgadas para que las proteínas específicas de las células pudieran marcarse con el uso de anticuerpos. A las 2 semanas, algunas células expresaron la proteína informadora, y la expresión aumentó progresivamente a las 8 semanas e incluso más a las 20 semanas después de la entrega del gen. Estos datos mostraron una expresión estable y a largo plazo del ARNhc.

Una preocupación en la terapia génica es si la expresión a largo plazo del gen puede inducir consecuencias desfavorables para las células del cerebro. Usando anticuerpos para marcar las proteínas neuronales, los autores encontraron que, si bien 2 semanas después de la inyección había una pérdida clara de neuronas en el lugar de la inyección, en los puntos de tiempo posteriores, esta pérdida ya no era aparente. Los autores del estudio propusieron que esta recuperación podría deberse al nacimiento de nuevas neuronas y / o al proceso de brote neuronal donde las neuronas generan ramas adicionales que hacen contacto con las neuronas vecinas.

Un factor limitante importante para la terapia génica es la respuesta inmune del huésped, que se activa cuando el cuerpo ve al nuevo vector como un invasor extraño. En este estudio, los investigadores observaron señales inflamatorias en el cerebro. La microglía y los astrocitos son dos tipos de células en el cerebro que se activan tras una lesión e inflamación. La actividad astrocítica y microglial aumentó poco después de la inyección solo en animales donde se inyectó el ARNhc contra la ataxina-3 mutante. A las 8 y 20 semanas, sus niveles volvieron a los niveles observados en los ratones no inyectados. Un tipo especial de proteínas inflamatorias, conocidas como citocinas, se elevaron después de la inyección, pero también volvieron a los niveles de control a las 20 semanas. Juntos, los resultados mostraron que incluso cuando la inflamación se desencadenó al principio del curso de la terapia, se disipó,

Este fue un estudio cuidadosamente realizado para evaluar el perfil de seguridad de un candidato a terapia génica para SCA3. En su estudio anterior de prueba de concepto, los autores demostraron que la reducción de los niveles de Ataxin-3 mutante mejoró varias características anormales en modelos de ratón SCA3. Este estudio actual muestra que el uso de este agente terapéutico en ratones de tipo salvaje es seguro hasta 20 semanas después de la administración de la terapia génica. Si bien este estudio utilizó una inyección localizada del agente de terapia génica solo en el cuerpo estriado, varias regiones del cerebro se ven afectadas en SCA3. Es necesario un estudio adicional que utilice una ruta de administración que se dirija a múltiples regiones del cerebro para evaluar el perfil de seguridad.

Son necesarios estudios futuros para caracterizar el perfil de expresión y la seguridad en primates no humanos. La vía de administración sería similar a la de los pacientes humanos, lo que permitiría que los resultados fueran más traducibles para ensayos clínicos. Este es un momento verdaderamente emocionante para la terapia génica, pero también es importante mantener la seguridad de los pacientes como una prioridad absoluta.

Términos clave

Gen: una unidad de la herencia que contiene nuestro ADN, el código que controla el desarrollo y la función de nuestro cuerpo.

Monogénico: trastorno o enfermedad involucrada o controlada por un solo gen.

Vector: un modo de transporte para llevar material genético extraño a otra célula.

ARN: ácido nucleico que transporta instrucciones del ADN para producir proteínas.

ARN en horquilla corta: un tipo de ARN plegado en una estructura en horquilla que puede apuntar a los genes y silenciarlos.

Declaración de conflicto de intereses

El autor y el editor declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Cita del artículo revisado

Nóbrega, C, et al. RNA interference therapy for Machado-Joseph Disease: Long-term safety profile of lentiviral vectors encoding short hairpin RNAs targeting mutant Ataxin-3. Human Gene Therapy, 2019. 30:7 https://doi.org/10.1089/hum.2018.157

El BDNF puede revertir la ataxia en ratones SCA1

Escrito por Anna Cook Editado por Dr. David Bushart. Publicado inicialmente en el 19 de Marzo de 2021. Traducción al español fueron hechas por FEDAES y Carlos Barba.

El factor neurotrófico derivado del cerebro -BDNF- puede prevenir la ataxia en ratones SCA1. Una nueva investigación muestra que el tratamiento funciona incluso si se inicia después de que los ratones desarrollan signos de ataxia.

SCA1 es una enfermedad neurodegenerativa causada por una mutación en el gen Ataxin1 . Las personas con SCA1 a menudo desarrollan síntomas alrededor de los 30-40 años, aunque esto puede variar. Los síntomas más comunes incluyen ataxia o problemas de movimiento que dificultan moverse y caminar. Estos síntomas empeoran progresivamente y eventualmente provocan problemas para tragar o hablar. Actualmente no existe cura para SCA1, por lo que es importante que se realicen investigaciones sobre posibles tratamientos.

El laboratorio de la Dra. Marija Cvetanovic de la Universidad de Minnesota ha estado utilizando un modelo de ratón de SCA1 para tratar de identificar nuevos tratamientos. En el pasado, estos investigadores han demostrado que una molécula llamada factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) podría retrasar la aparición de ataxia en un modelo de ratón de SCA1.

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La investigación con ratones SCA1 muestra que el tratamiento con BDNF puede tener un impacto, incluso después de que comienzan a aparecer los síntomas de la ataxia.. Foto utilizada bajo licencia por unoL/Shutterstock.com.

El BDNF es una molécula que se encuentra en el cerebro y es muy importante para el desarrollo saludable del cerebro. Es necesario para que muchos procesos del cerebro funcionen con normalidad. Los investigadores demostraron que los niveles de BDNF se redujeron en los cerebros de los ratones SCA1. Los investigadores inyectaron BDNF en los cerebros de estos ratones para intentar compensar el BDNF perdido. Este tratamiento, antes de que los ratones comenzaran a desarrollar síntomas de ataxia, previno la aparición de problemas motores y la muerte de las células de Purkinje.

Este trabajo anterior fue muy prometedor, pero había un problema. En este estudio, el tratamiento solo se probó antes de que los ratones SCA1 desarrollaran signos de problemas motores o cambios en sus cerebros. En el mundo real, si queremos ayudar a los pacientes con SCA1, necesitamos tratamientos que funcionen incluso una vez que la enfermedad haya comenzado a progresar. Por lo tanto, era importante que los investigadores averiguaran si este tratamiento funcionaría más adelante en la progresión de la enfermedad. Eso es exactamente lo que hicieron a continuación: en diciembre de 2020, el laboratorio de Cvetanovic publicó los resultados de su estudio que probaba el BDNF como tratamiento después de que los ratones habían comenzado a desarrollar signos de SCA1.

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Eliminación de la proteína ataxina-2 agregada como vía terapéutica para SCA2

Escrito por el Dr. Vitaliy Bondar Editado por el Dr. Hayley McLoughlin. Publicado inicialmente en el 5 de febrero de 2021. Traducción al español fueron hechas por FEDAES y Carlos Barba.

Una nueva investigación sugiere que la proteína ataxina-2 mutante abruma a las células en SCA2, lo que lleva a una disminución de la autofagia y la eliminación de las proteínas dañadas.

Se pueden hacer muchas comparaciones entre células y seres humanos. Al igual que los humanos, las células pueden acumular basura y desechos en ciertos momentos y este desorden con el tiempo se vuelve problemático e incluso tóxico. Esto es precisamente lo que Jonathan Henry Wardman y sus colegas de la Universidad de Copenhague decidieron investigar a nivel celular. Preguntaron si la falta de una eliminación adecuada de las proteínas defectuosas de la enfermedad afecta la supervivencia y el bienestar celular.

Los investigadores optaron por estudiar células derivadas de un paciente que tiene ataxia espinocerebelosa tipo 2 (SCA2). La causa de SCA2 es la expansión de la repetición CAG en el gen ATAXIN-2 , que codifica la cadena de aminoácidos de poliglutamina en una proteína de unión al ARN , ataxina-2. Se encuentra que la proteína ATXN2 expandida poliQ defectuosa se agrega dentro de la célula y las horas extraordinarias pueden afectar su supervivencia. La acumulación de productos proteicos agregados derivados de genes mutados es un sello distintivo de muchos tipos de ataxias espinocerebelosas, así como de otras formas de trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson.

No está claro cómo la agregación de proteínas afecta la supervivencia celular. Sin embargo, se han correlacionado múltiples defectos celulares con la agregación de ataxina-2. Por ejemplo, se ha informado que las mitocondrias que generan energía para una célula funcionan de manera anormal en modelos celulares SCA2. Además, un mecanismo de depuración celular, llamado autofagia , que es responsable de limpiar los compartimentos celulares defectuosos y ciertas proteínas rotas, se muestra menos eficaz en varios modelos de SCA2. Estos mecanismos los autores decidieron investigar en su artículo de investigación recientemente publicado.

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Una nueva investigación que utiliza células SCA2 arroja luz sobre las causas de los síntomas de la enfermedad. Foto de Chokniti Khongchum en Pexels.com

Los científicos identificaron por primera vez la evidencia de disfunción celular SCA2 mediante la detección de una elevación significativa de los niveles de caspasa-9 y caspasa-8. Son proteínas que indican estrés celular y muerte. Los autores plantearon la hipótesis de que dicha disfunción celular puede deberse a la acumulación de ataxina-2 defectuosa. Para probar esta hipótesis, decidieron bloquear sistemáticamente dos vías celulares que procesan proteínas defectuosas: proteostasis y autofagia.

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El tratamiento para la SCA1 no causa efectos secundarios no deseados en un modelo de ratón

Escrito por el Dr. Ronald Buijsen Editado por la Dra. Larissa Nitschke. Publicado inicialmente en el 28 de Enero de 2021. Traducción al español fueron hechas por FEDAES y Carlos Barba.

O’Callaghan y sus colegas muestran que los enfoques terapéuticos novedosos para reducir la proteína que causa la enfermedad en SCA1 no aumentan el riesgo de desarrollar cáncer o enfermedad de Alzheimer en ratones SCA1.

Las personas afectadas con ataxia espinocerebelosa tipo 1 o SCA1 llevan una expansión de un tramo repetitiva de ADN en el ATXN1 gen. La expandido ATXN1 gen codifica una proteína expandido ataxina-1, que se acumula y causa toxicidad en el cerebro. Esto provoca problemas de coordinación motora y letalidad prematura. Hasta ahora, no existe ningún tratamiento que ralentice, detenga o revierta la progresión de la enfermedad SCA1.

Aún así, varios estudios preclínicos demostraron que la reducción de los niveles de proteína ataxina-1 puede mejorar los déficits de coordinación motora en modelos de ratón SCA1. Una estrategia para reducir los niveles de ataxina-1 es el uso de oligonucleótidos antisentido (ASO) . Estos tratamientos de ASO escinden específicamente el ARNm de Atxn1 y reducen los niveles de proteína ataxina-1.

Este estudio, publicado por el grupo del Dr. Harry Orr en 2018 , mostró que la inyección de ASO en el cerebro de ratones SCA1 mejora los déficits motores, prolonga la supervivencia y revierte las anomalías neuroquímicas. Sin embargo, la reducción de los niveles de la proteína ataxina-1 podría provocar una expresión alterada de otras proteínas en el cerebro. Esto podría afectar la seguridad de esta estrategia de tratamiento. Por lo tanto, este estudio de seguimiento investigó si la reducción de los niveles de proteína ataxina-1 produce efectos no deseados.

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El tratamiento con ASO para reducir los niveles de ataxina-1 no causa efectos secundarios no deseados en un modelo de ratón SCA1. La Imagen fue obtenida de Rama de Wikimedia.
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