Edición XII Mayo - Agosto 2019


Revisión Bibliográfica

Terapia genética en la enfermedad de células falciformes
Genetic therapy in sickle cell disease


Terapia genética en la enfermedad de células falciformes


Dr. Fidel Mackenzie Visbal
Médico General, San José, Costa Rica.
Miembro del Colegio de Médicos y Cirujanos de Costa Rica.
Costa Rica
This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Dra. Mariana Vílchez León
Médico General, San José, Costa Rica.
Miembro del Colegio de Médicos y Cirujanos de Costa Rica.
Costa Rica
This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Fecha de recepción: 21-12-2018
Fecha de aceptación: 07-03-2019


Resumen

La enfermedad de células falciformes (ECF) es la patología hematológica hereditaria más prevalente a nivel mundial, que afecta a alrededor de 330 000 nacimientos por año. Esta patología presenta complicaciones agudas, siendo las principales: crisis de dolor, anemia, priapismo, infecciones, síndrome torácico agudo, eventos cerebrovasculares y secuestro esplénico. De forma crónica se presentan complicaciones en órganos como cerebro, ojos, corazón, riñones, pulmones e hígado. Con el advenimiento de las nuevas tecnologías, se han podido crear vectores lentivirales para la transducción de material genético en células CD34+, a través de los cuales se pueden realizar modificaciones genéticas, tales como la adición de genes de β y γ-globina y procesos de edición del genoma que permiten la corrección del defecto genético o la inducción de la expresión de hemoglobina fetal (HbF). Gracias a este desarrollo tecnológico, la terapia génica se perfila como el tratamiento curativo de la ECF por excelencia en los próximos años, por todas sus ventajas en comparación con el único tratamiento definitivo disponible, el trasplante de células hematopoyéticas.


Palabras claves

Drepanocitosis, terapia génica, edición genética, β-globina, γ-globina.

Abstract

Sickle cell disease (SCD) is the most prevalent hereditary disease worldwide, affecting around 330,000 births per year. This pathology presents acute complications, the main ones being pain crises, anemia, priapism, infections, acute thoracic syndrome, cerebrovascular events and splenic sequestration. Chronically there are complications at the level of organs such as brain, eyes, heart, kidneys, lungs and liver. With the advent of new technologies, it has been possible to create lentiviral vectors for the transduction of genetic material in CD34+ cells, through which genetic modifications can be made, such as the addition of β and γ-globin genes, and Genome editing processes that allow the correction of the genetic defect or the induction of the expression of fetal hemoglobin (HbF). Thanks to this technological development, gene therapy is emerging as the curative treatment of ECF par excellence in the coming years, with all its advantages compared to the only definitive treatment available, the transplantation of hematopoietic cells.


Keywords

Sickle cell disease, gene therapy, genetic edition, β-globine, γ-globine.


Introducción

Las células falciformes fueron documentadas por primera vez en 1910 por el Dr. James Herrick, quien describió glóbulos rojos “delgados, elongados, con forma de hoz y forma de media luna” en un paciente con anemia severa. En 1923, Taliaferro y Huck plantearon el patrón hereditario de la anemia de células falciforme. No obstante, es hasta 1949 que se identifica que la morfología anormal de las células falciformes se debe a una alteración en la conformación de la hemoglobina en dichos glóbulos rojos (Pauling, Itano, Singer y Wells, 1949).

La enfermedad de células falciformes (ECF) es la patología hematológica hereditaria más prevalente a nivel mundial, que afecta alrededor de 330 000 nacimientos por año (Azar y Wong, 2016; Piel, Steinberg y Rees, 2017; Jayavaradhan y Malik, 2018). Consiste en un desorden monogénico causado por la mutación en el sexto codón del gen de la cadena de β-globina, ubicado en el cromosoma 11, que genera la sustitución de adenina por timina, resultando en el cambio del aminoácido ácido glutámico por valina. Este cambio estructural da lugar a la hemoglobina S (HbS o “sickle hemoglobin”), la cual presenta la propiedad de formar polímeros en condiciones de hipoxia, acidosis o deshidratación. Dicha polimerización es la que genera un cambio morfológico en los glóbulos rojos que adoptan la forma de hoz característica de las células falciformes (Brewin y Howard, 2017).

Es así como el término ECF abarca un grupo de entidades que se caracterizan por la herencia de HbS que se manifiesta con la presencia de células falciformes, ya sea como producto de la herencia de la mutación en el gen de la β-globina de forma homocigota (anemia de células falciformes, HbSS), o heterocigota con otras mutaciones de la β-globina como la hemoglobina C (HbC), la hemoglobina D (HbD) o la β-talasemia (Ware, De Montalbert, Tshiolo y Abboud, 2017; Azar y Wong, 2017; Jayavaradhan y Malik , 2018).


Manifestaciones clínicas

Aunque el fenómeno de polimerización de la hemoglobina S es inicialmente reversible, los ciclos repetitivos de desoxigenación/ reoxigenación causan, a largo plazo, cambios irreversibles en las propiedades de la superficie de los glóbulos rojos (Kapoor, Little y Pecker, 2018). Lo anterior conlleva que la membrana eritrocitaria pierda su flexibilidad y por diversos procesos esto produzca hemólisis intravascular o extirpación extravascular por el sistema fagocítico mononuclear; subsiguientemente la hemoglobina libre en plasma puede contribuir también al daño vascular (Ware et al., 2017).

La nueva conformación de los eritrocitos que contienen HbS los hace más propensos a producir, en diferentes tejidos corporales, episodios vaso-oclusivos, isquémicos e inflamatorios. Los mismos, a su vez, son más adherentes. Además, con el paso de los días se vuelven aún más deformes y senescentes, por lo que pueden ser atrapados más fácilmente en vénulas postcapilares, donde la tensión de oxígeno es menor (Ware et al, 2018).

Las interacciones patológicas entre el endotelio vascular, los leucocitos y las plaquetas también contribuyen a la patología de la ECF. Esto debido a la activación de un complejo arsenal de moléculas de adhesión intercelular de los glóbulos rojos y de las células basales, en conjunto con la adhesión de leucocitos, la activación plaquetaria y el agotamiento de óxido nítrico, que produce lesiones vasculares de forma aguda y otros agravamientos crónicos (Kapoor et al., 2018).

Las crisis de dolor son la complicación aguda más frecuente en esta enfermedad, que se manifiestan como dolor óseo, dactilitis, priapismo, entre otras. Entre las complicaciones agudas de la ECF también se encuentran las infecciones (bacteriemia, osteomielitis, neumonía), anemia y daño a órgano blanco, causando así diversas patologías como síndrome torácico agudo, accidente cerebrovascular, secuestro hepático o esplénico y necrosis papilar (Kapoor et al., 2018). Por otra parte, los sitios más afectados por las lesiones crónicas son el cerebro, los ojos, el corazón, los riñones, pulmones y el hígado (Ware et al., 2017).


Diagnóstico

El diagnóstico definitivo de ECF requiere la identificación de la HbS. Para esto, existen numerosas técnicas que permiten identificar la HbS y otras variantes de la hemoglobina, siendo la más utilizada la electroforesis de proteínas, ya sea con gel estándar alcalino, isoelectroenfoque, electroforesis capilar o con cromatografía líquida de alto rendimiento (Ware et al., 2017).

Nuevos métodos basados en ADN o anticuerpos se encuentran en desarrollo y han mostrado ser precisos, constituyendo alternativas efectivas para realizar el diagnóstico de ECF en el punto de atención. Las pruebas químicas o de solubilidad que identifican la HbS no deben utilizarse para establecer el diagnóstico definitivo de ECF debido a su alta tasa de error (Ware et al., 2017).


Tratamiento de la enfermedad de células falciformes

El tratamiento disponible para la enfermedad de células falciformes puede dividirse en tratamiento preventivo, tratamiento modificador de la enfermedad y tratamiento curativo.

Dentro del tratamiento preventivo se encuentran medidas como la vacunación contra neumococo y la profilaxis con penicilina. El tratamiento modificador de la enfermedad ya establecido abarca la hidroxiurea, que es un agente inductor de la producción de hemoglobina fetal (HbF, α2γ2) que compite con la HbS, y las transfusiones sanguíneas, que permiten corregir la anemia, reducir el porcentaje de HbS y optimizar la oxigenación sanguínea. Las transfusiones sanguíneas crónicas también están indicadas como parte del tratamiento preventivo de las complicaciones de la ECF en algunos pacientes (Tzounakas et al., 2018; Demirci, Uchid y Tisdale, 2018).

El único tratamiento curativo aprobado en la actualidad es el trasplante alogénico de células madre, el cual está indicado en pacientes con ECF severa en los cuales los beneficios del procedimiento superen los riesgos, pues conlleva complicaciones significativas como la enfermedad de injerto contra huésped y el rechazo del injerto (Demirci et al., 2018). Este tratamiento se encuentra limitado principalmente por la disponibilidad de un donador compatible, el alto costo del procedimiento y la toxicidad del mismo (Piel et al., 2017).

Conforme surgen nuevos estudios que permiten una mejor comprensión de las bases genéticas de la ECF, de los mecanismos implicados en su fisiopatología y de los factores modificadores de la enfermedad, se han planteado posibles alternativas terapéuticas que buscan mejorar la calidad de vida de los pacientes con ECF y modificar el curso de esta patología (Piel et al., 2017; Zaidi y Heeney, 2018). No obstante, estas alternativas terapéuticas se encuentran en diferentes fases de ensayos clínicos, por lo que aún no están aprobados para su aplicación (Ware et al., 2017; Zaidi y Heeney, 2018).

Dentro de las nuevas terapias en estudio se encuentra la terapia genética, la cual ha mostrado resultados prometedores como alternativa al tratamiento curativo (Ribeil et al, 2017; Kapoor et al., 2018).


Terapia génica viral

En la actualidad, se considera la terapia génica como el "Santo Grial" del tratamiento curativo de la enfermedad de células falciformes (ECF). En el año 2017, un grupo de científicos figuró haberlo encontrado, al informar que un niño de 13 años con ECF se había curado con este tipo de tratamiento. Este evento corresponde a la primera vez que se transfirió con éxito a un paciente humano una variante de β-globina antiadherente (bA-T87Q) (Kapoor et al., 2018).

Sin embargo, el uso de vectores retrovirales para la manipulación genética de las β-hemoglobinopatías ha estado altamente limitado por el requerimiento de elementos regulatorios que conduzcan la expresión de alto nivel del gen de la β-globina, en particular un grupo de potenciadores corriente arriba de este gen conocido como región de control del locus (LCR, por sus siglas en inglés) (Romero, DeWitt y Walters, 2018). La LCR consiste en un elemento regulador esencial de 40 a 60 kb, demarcado por 5 sitios hipersensibles de la desoxirribonucleasa I (DNasa I), el cual contiene una serie de potenciadores específicos para células eritroides (Hoban, Orkin y Bauer, 2016).

Uso de vectores lentivirales para manipulación genética.

Teniendo en cuenta que las condiciones de cultivo in vitro prolongado de las células madre hematopoyéticas (CMH) pueden cambiar las propiedades de estas y que, en el momento de su recolección, a consecuencia de los ciclos de isquemia y reperfusión, se produce estrés oxidativo adicional que empeora la inflamación en el estroma de la médula ósea, lo que altera el microambiente medular (Demirci et al., 2018).

Aunado a estos inconvenientes, el proceso de polimerización de HbS cambia las características de densidad de los glóbulos rojos, produciendo la formación de agregados que afectan aún más la recuperación de las células CD34+ de extracciones de médula ósea, las cuales además existen solo en un número limitado (Ferrari, Cavazzana y Mavilio, 2017).

Por las razones anteriores, Demirci (2018) aduce que resulta esencial el diseño de un sistema eficiente de transferencia de genes, el cual proporcione durante este difícil período de cultivo in vitro, lleno de condiciones adversas, la expresión estable de un gen diana. Adicionalmente, lo anterior debe llevarse a cabo evitando problemas de seguridad, tales como la respuesta inmunogénica u oncogénica debida a mutagénesis de inserción aleatoria, que han sido los principales obstáculos para la aplicación clínica de esta terapia, antes del uso de vectores lentivirales.

El desarrollo de vectores derivados del virus de inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1), pertenecientes a la familia de los lentivirus, ha mostrado un perfil seguro sin signos de oncogénesis de inserción o mutagénesis en pacientes con ECF y β-talasemia. Por otra parte, este tipo de vectores permiten la transducción de células hematopoyéticas en estado quiescente y la transferencia de secuencias grandes como el de la β-globina y sus elementos reguladores (Demirci, et al., 2018).

Adición del gen de beta-globina

Con el propósito de inhibir la polimerización de HbS, se ideó la introducción de un transgén de β-globina funcional en CMH. No obstante, la expresión eficaz y específica por las células eritroides del transgén en la reconstitución de CMH, resultó ser insuficiente en los estudios in vivo. Afortunadamente, con el desarrollo de los sistemas de vectores lentivirales basados en el VIH-1, se logró la incorporación del LCR de la β-globina humana por primera vez en un modelo murino de β-talasemia y posteriormente, en ratones con ECF (Demirci, et al., 2018).

Ulteriormente se estableció un modelo preclínico en primates del género Macaca para la transferencia de material genético con el uso de un vector lentiviral. En este estudio se extrajeron células progenitoras de sangre periférica, las cuales fueron movilizadas y transducidas con un vector basado en el VIH- 1 pseudo-tipificado del virus de la estomatitis vesicular-G, logrando la expresión a niveles significativos de β-globina humana (> 50%) entre la progenie eritroide generada in vitro. Los estudios in vivo mostraron niveles más modestos de expresión de β-globina humana en aproximadamente <5% post-trasplante (Demirci, et al., 2018).

Recientemente se ha creado un vector quimérico que contiene la cápside del virus de inmunodeficiencia de los simios, con el que se ha logrado eludir la restricción de la transducción específica de material genético entre esta especie y el VIH, lo que ha permitido obtener un injerto de alto nivel de células modificadas genéticamente, las cuales contienen secuencias de ADN específicas para células eritroides a niveles superiores al 20%, prediciendo así el éxito clínico de esta estrategia terapéutica (Demirci, et al., 2018).

Adición del gen de la β-globina anti-sickling

Según Demirci (2018), este proceso consiste en modificar la secuencia de β-globina para aumentar así la actividad anti-sickling, aprovechando la particularidad de que la hemoglobina fetal o su híbrido mixto el tetrámero α2βSγ, no contribuyen a la polimerización de la desoxi-HbS. Partiendo de este principio, diversos estudios han demostrado que la mutación en la secuencia de la β-globina (βA (T87Q)), la cual consiste en la conversión del aminoácido treonina (T87) en la posición 87 a glutamina (Q87), produce menos tendencia a contactar la valina de la subunidad beta en la posición 6.

Existen muchas otras modificaciones, como por ejemplo la BAS3, que consta de 3 diferentes mutaciones anti-sickling: T87Q, G16D, and E22A, las cuales interfieren con el contacto tanto axial como lateral de las cadenas beta dentro del polímero de HbS y producen un incremento de la afinidad por las cadenas alfa, aumentando así el efecto anti-sickling (Poletti et al., 2018).

Recientemente, se desarrolló un vector lentiviral de tercera generación que sustituye además la región U3 de 5`LTR del VIH-1 con el promotor/ potenciador del citomegalovirus, el cual permite transducir más eficientemente material genético a células CD34+. En diversos estudios preclínicos, estas células se han podido xenoinjertar en ratones inmunodeficientes, logrando generar suficientes niveles de Hb con propiedades anti-sickling, capaces de mejorar los parámetros fisiológicos de los glóbulos rojos. Estos estudios han sido la base para un ensayo clínico actual en fase 1 de terapia genética para ECF (Romero et al., 2018).

Adición del gen γ-globina

La severidad del fenotipo de la ECF tiene una correlación inversamente proporcional con el nivel de hemoglobina fetal en la vida adulta. Sabiendo esto, una estrategia prometedora para el tratamiento de pacientes con ECF es desarrollar vectores lentivirales que transduzcan el gen de la γ-globina, de forma que se puede lograr la expresión de este incluso después del nacimiento (Romero et al., 2018).

Se ha logrado modificar un vector lentiviral de β-globina para codificar los exones de γ-globina. Estos vectores condujeron a la producción de hemoglobina fetal >10% con injertos de 20% de los genes de CMH modificadas, gracias a lo cual se logró la corrección fenotípica en modelos de ratones. En la actualidad, este vector está siendo probado en un ensayo clínico abierto titulado “Gene Transfer for Patients With Sickle Cell Disease Using a Gamma Globin Lentivirus Vector: An Open Label Phase I/II Pilot Study (NCT02186418)” (Romero et al., 2018).

Con un enfoque diferente, Samakoglu y sus colegas utilizaron una expresión transgénica de la γ-globina y la interferencia concomitante del ARN βS bajo el control de los promotores de LCR y γ-globina en células CD34+ derivadas de pacientes con ECF. Con esto lograron una reducción en βS y un aumento en la γ-globina, potenciando de esta manera la actividad antisickling. Para proporcionar un nivel estable y terapéutico de expresión génica para estudios clínicos, se construyeron híbridos γ / β para beneficiarse de los elementos reguladores de LCR de las propiedades de la β-globina y antisickling de la γ-globina, los cuales se encuentran en etapas iniciales de investigación (Demirci et al., 2018).


Edición genética

La edición genética consiste en la utilización de nucleasas que permiten hacer rupturas en un lugar específico de la doble cadena del ADN, activando los mecanismos de autorreparación del ADN, ya sea por unión de extremos no homólogos (non homologous end joining o NHEJ), unión de extremos mediada por microhomología o por reparación de recombinación homóloga, que al ser aplicada en enfermedades asociadas a mutaciones corrige el defecto que causa dicha mutación (Demirci et al., 2018; Jayavaradhan y Malik, 2018). Es por este mecanismo que las enfermedades monogénicas como la ECF son el objetivo ideal de la terapia de edición genética, al corregir el gen mutado que da origen a la patología (Demirci et al., 2018).

Los estudios que se han realizado para la aplicación de la tecnología de edición genética en el tratamiento de la ECF se han orientado en tres abordajes: la reparación de la mutación de la HbS , la inducción de HbF y la edición de bases (Jayavaradhan y Malik, 2018).

Reparación de la mutación de la HbS

La aplicación de la edición genética en la ECF y en las β-hemoglobinopatías busca corregir la mutación de la β-globina, mediante la utilización de CMH autólogas o de células madre pluripotentes inducidas (Demirci et al., 2018). Cabe mencionar, que la utilización de las células madre pluripotentes inducidas es prometedora al ser células con mayor sensibilidad a la edición genética; sin embargo, aún existen muchas preocupaciones referentes a la seguridad de su utilización. (Demirci et al., 2018).

Esta opción terapéutica en desarrollo ofrece como tratamiento curativo para la ECF, las ventajas sobre el trasplante de CMH por utilizar células autólogas, elimina la necesidad de contar con un donador de CMH y elimina el riesgo de enfermedad de injerto contra huésped o de rechazo del injerto mediado por el sistema inmune (Esrick y Bauer, 2018).

No obstante, el mecanismo de la edición genética presenta el riesgo de que se efectúe la ruptura de la doble cadena de ADN fuera de la región blanco, lo que provoca efectos genotóxicos deletéreos (Jayavaradhan y Malik, 2018).

Dentro de las herramientas de edición que se han desarrollado para realizar las rupturas de doble cadena del ADN, se encuentran las nucleasas de dedos de zinc (ZFNs, por sus siglas en inglés), las nucleasas efectoras tipo activadores de transcripción(TALENs, por sus siglas en inglés) y las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas a intervalos regulares (CRISPR, por sus siglas en inglés) asociadas con la endonucleasa Cas-9 (Demirci et al., 2018).

Las ZFNs que han sido desarrolladas para la edición genética tienen dedos de zinc, que son motivos proteicos estructurales dependientes de zinc, que se encuentran presentes en muchos factores de transcripción, y que les confieren la habilidad de unirse a secuencias específicas de los promotores genéticos. Los dedos de zinc en las ZFNs han sido diseñados por los investigadores de forma tal que se acoplan a nucleasas que crean la ruptura de la doble cadena del ADN en el sitio donde los dedos de zinc se unen (Jayavaradhan y Malik, 2018).

Un estudio publicado en el 2015 por Hoban et al., en el que se utilizaron nucleasas de dedos de zinc para corregir la mutación de la HbS en células madre pluripotenciales hematopoyéticas, demostró niveles de corrección del defecto genético in vitro en un promedio del 18% de las células precursoras eritroides, que tras diferenciarse producían hemoglobina adulta normal (HbA). Si bien los niveles de corrección genética fueron significativamente menores al trasplantar las células madre pluripotenciales modificadas en ratones, este estudio mostró el gran potencial de la terapia de edición genética utilizando nucleasas de dedos de zinc para el tratamiento de la ECF (Hoban et al., 2015).

Las TALENs son por su parte, nucleasas diméricas diseñadas a partir de dominios de 33-35 aminoácidos, dirigidas a nucleótidos específicos. Los investigadores han ensamblado esos arreglos de forma que pueden dirigirse a casi cualquier secuencia de 17 pares de bases en el genoma (Jayavaradhan y Malik, 2018). Las TALENs funcionan bajo un principio similar a las ZFNs, pues usan segmentos de unión en el ADN para dirigir a una nucleasa no específica que genera la ruptura del material genético, pero presentan la ventaja de que las interacciones entre los dominios de unión al ADN derivados de las TALENs y los nucleótidos diana pueden diseñarse de forma más sencilla que el diseño de las ZFNs. La utilidad de las TALENs para corregir la mutación de la HbS en células madre y progenitoras hematopoyéticas no ha sido demostrada aún (Jayavaradhan y Malik, 2018).

El sistema que utiliza las CRISPR asociadas con la endonucleasa Cas9 o sistema CRISPR/ Cas9 es el más nuevo y menos complejo en comparación con las otras herramientas de edición genética. El mecanismo es similar al de las ZFNs, pues la Cas9 nucleasa es dirigida a un sitio especifico del genoma por medio de una guía de ARN que lleva 20 pares de bases homólogas a la secuencia seleccionada, para que realice la ruptura del ADN.

La ventaja de este sistema reside en que para dirigir la nucleasa a diferentes secuencias del genoma, sólo es necesario cambiar la guía de reconocimiento de ARN de 20 pares de base a una que se dirija a la secuencia de genes deseada (Jayavaradhan y Malik, 2018).

El sistema CRISPR/Cas9 fue comparado con las ZFNs y las TALENs dirigidas al locus de la cadena de la β-globina donde se encuentra la mutación de la HbS en CMH y progenitoras inducidas de pacientes con β-talasemia, demostrando mayor eficacia en el corte de la doble cadena de ADN (Xu et al., 2015).

Otros estudios han trabajado en optimizar la eficacia y potencia del sistema CRISPR/Cas9 para corregir la mutación de la ECF, y se ha observado que al utilizarse como un complejo ribonucleico en conjunto con una hebra de oligonucleótidos que funciona como una plantilla de ADN homólogo, se logra mejorar la frecuencia de la ruptura de la doble cadena de ADN y la eficacia en la corrección de la mutación. No obstante, estos estudios han mostrado resultados prometedores in vitro, con resultados menos alentadores al aplicarse en modelos animales (Jayavaradhan y Malik, 2018).

Inducción de HbF

Como se mencionó anteriormente, los niveles elevados de hemoglobina fetal (HbF) en pacientes con ECF que no han presentado daño orgánico severo, tienen un rol beneficioso al prevenir algunas complicaciones de la enfermedad. Es por esto, que se han realizado estudios que utilizan la edición genética para inducir la producción de HbF como una estrategia terapéutica para la ECF (Demirci et al., 2018).

La inducción de la síntesis de HbF se realiza mediante la edición de secuencias reguladoras, como promotores o de regiones genómicas relacionadas con factores de transcripción que controlan los niveles de la HbF (Esrick y Bauer, 2018) (Demirci et al., 2018).

Dentro de los primeros blancos de la tecnología de edición genética se encuentra el BCL11A, un factor de transcripción que funciona como supresor de los niveles de HbF (Demirci et al., 2018). La inactivación genética de BCL11a en modelos animales demostró una inducción vigorosa de HbF y la corrección fenotípica de la ECF (Esrick y Bauer, 2018). No obstante, la inactivación completa de BCL11a también mostró ser letal en ratones, debido a alteraciones en el desarrollo neural y linfoide (Demirci et al., 2018). A partir de estos resultados, se han realizado investigaciones utilizando el sistema CRISPR/Cas9 para introducir mutaciones a células eritroides con el fin de evaluar el efecto en los niveles de HbF, y han identificado un sitio específico en la región potenciadora específica para eritroides de BCL11A, que permite aumentar la producción de HbF de forma significativa sin afectar a las CMH o el desarrollo linfoide (Demirci et al., 2018).

Otra alternativa para elevar los niveles de HbF en pacientes con ECF es imitar los alelos naturales asociados con la persistencia hereditaria de la hemoglobina fetal. Estudios realizados, como el de Ye at al. en 2016, que imitan la deleción de 13 pares de bases que caracteriza a una forma de persistencia hereditaria de la hemoglobina fetal mediante la utilización del sistema CRISPR/Cas9, han mostrado resultados in vitro satisfactorios reduciendo los niveles de HbS y mejorando el fenotipo de la ECF (Ye et al., 2016) (Esrick y Bauer, 2018) (Jayavaradhan y Malik, 2018).

Edición de bases

Esta novedosa tecnología de edición genética permite la introducción de cambios en nucleótidos específicos sin realizar ruptura de la doble cadena de ADN. Las modificaciones en los nucleótidos se realizan mediante la utilización de la enzima citidina deaminasa para cambios de citosina a timina y de la adenina deaminasa para cambios de adenina a guanina. Dichas enzimas, al acoplarse con nucleasas programables inactivas catalíticas, como algunas variantes de la Cas9, se pueden dirigir a una región especifica del genoma (Esrick y Bauer, 2018).

En el futuro, la aplicación de la edición de bases en la ECF permitiría reparar la mutación de la HbS directamente o de generar alelos naturales o sintéticos que se asocien a la expresión persistente de la HbF, con la ventaja potencial de reducir la genotoxicidad fuera del objetivo de la ruptura de doble cadena y evitar la respuesta celular de daño del ADN la misma (Esrick y Bauer, 2018).


Conclusiones

La enfermedad de células falciformes al ser la hemoglobinopatía estructural más frecuente a nivel mundial, a través de la cual los pacientes presentan múltiples complicaciones agudas y crónicas, y para las cuales no se cuenta con un tratamiento óptimo, 100% efectivo, precisa hacer uso de las nuevas tecnologías para el diseño de sistemas de manipulación genética, que permitan obtener una cura definitiva, que supere las limitaciones y complicaciones que posee el tratamiento curativo actual con trasplante de células madre hematopoyéticas.

Actualmente, existen estudios clínicos en fases incipientes que prometen convertir la terapia génica en la piedra angular del tratamiento de la ECF. La comunidad científica a nivel mundial debe hacer especial énfasis en la importancia del desarrollo de estas tecnologías, con el fin de obtener el apoyo necesario por parte de los diferentes actores políticos, sociales y económicos para el desarrollo de los estudios que permitan utilizar de forma segura estas prometedoras alternativas terapéuticas.


Bibliografía

Azar, S.; Wong, T. E. (2017). Sickle Cell Disease. A Brief Update. Medical Clinics of North America, 101 (2017), 375-393. doi: 10.1016/j. mcna.2016.09.009

Brewin, J.; Howard, J. (2017). Sickle cell disease: an update on management. Paediatrics and Child Health, 27 (11), 506-510. doi: 10.1016/j. paed.2017.07.005

Demirci, S.; Uchida, N.; Tisdale, J. (2018). Gene therapy for sickle cell disease: An update. Cytotherapy, 20 (7), 899-910. doi: 10.1016/j. jcyt.2018.04.003

Esrick, E. B.,; Bauer, D. E. (2018). Genetic therapies for sickle cell disease. Seminars in Hematology, 55 (2018), 76–86. doi: 10.1053/j. seminhematol.2018.04.014

Ferrari, G.; Cavazzana, M.; Mavilio, F. (2017). Gene Therapy Approaches to Hemoglobinopathies. Hematology/Oncology Clinics Of North America, 31(5), 835-852. doi: 10.1016/j.hoc.2017.06.010

Herrick, J. B. (1910). Peculiar elongated and sickle-shaped red blood corpuscles in a case of severe anemia. Yale Journal of Biology and Medicine, 74 (2001), 179–184.

Hoban, M.D.; Cost, G. J.; Mendel, M. C.; Romero, Z.; Kaufman, M. L.; Joglekar, A. V.; Kohn, D. B. (2015). Correction of the sickle cell disease mutation in human hematopoietic stem/progenitor cells. Blood, 125 (17), 2597 – 2604. doi: 10.1182/blood-2014-12-615948

Hoban, M.; Orkin, S.; Bauer, D. (2016). Genetic treatment of a molecular disorder: gene therapy approaches to sickle cell disease. Blood, 127 (7), 839-848. doi: 10.1182/blood-2015-09-618587

Jayavaradhan, R.; Malik., P. (2018). Genetic Therapies for Sickle Cell Disease. Pediatric Clinics of North America, 65 (2018), 465-480. doi: 10.1016/j.pcl.2018.01.008

Kapoor, S.; Little, J.; Pecker, L. (2018). Advances in the Treatment of Sickle Cell Disease. Mayo Clinic Proceedings, 93(12), 1810-1824. doi: 10.1016/j.mayocp.2018.08.001

Pauling, L.; Itano, H. A.; Singer, S. J.; Wells, I.C. (1949). Sickle cell anemia a molecular disease. Science, 110, 543–548. doi: 10.1126/ science.110.2865.543

Piel, F. B.; Steinberg, M. H.; Rees, D. C. (2017) Sickle Cell Disease. New England Journal of Medicine, 376 (16), 1561-1573. doi: 10.1056/ NEJMra1510865

Poletti, V.; Urbinati, F.; Charrier, S.; Corre, G.; Hollis, R.; Campo-Fernandez, B; Mavilio, F. (2018). Pre-clinical Development of a Lentiviral Vector Expressing the Anti-sickling βAS3 Globin for Gene Therapy for Sickle Cell Disease. Molecular Therapy - Methods & Clinical Development, 11, 167-179. doi: 10.1016/j. omtm.2018.10.014

Ribeil, J.; Hacein-Bey-Abina, S.; Payen, E.; Magnani, A.; Semeraro, M.; Magrin, E.; Cavazzana, M. (2017). Gene Therapy in a Patient with Sickle Cell Disease. New England Journal of Medicine, 376 (9), 848-855. doi: 10.1056/NEJMoa1609677

Romero, Z.; DeWitt, M.; Walters, M. (2018). Promise of gene therapy to treat sickle cell disease. Expert Opinion on Biological Therapy, 18(11), 1123-1136. doi: 10.1080/14712598.2018.1536119

Taliaferro, W. H.; Huck, J. G. (1923). The inheritance of sickle cell anemia in man. Genetics, 8 (1923): 594-598.

Tzounakas, V, L.; Valsami, S. I.; Kriebardis, A. G.; Papassideri, I. S.; Seghatchian, J.; Antonelou, M. H. (2018). Red cell transfusion in paediatric patients with thalassaemia and sickle cell disease: Current status, challenges and perspectives. Transfusion and Apheresis Science, 57 (3), 347-357.doi: 10.1016/j. transci.2018.05.018

Ware, R. E.; De Montalembert, M.; Tshilolo, L.; Abboud, M. R. (2017). Sickle cell disease. The Lancet, 390 (10091), 311-323. doi: 10.1016/ S0140-6736(17)30193-9

Xu, P.; Tong, Y.; Liu, X.; Wang, T.; Cheng, L.; Wang, B.; Liu, D. (2015). Both TALENs and CRISPR/Cas9 directly target the HBB IVS2-654 (C > T) mutation in beta-thalassemia-derived iPSCs. Scientific Reports, 5 (12065), 1-12. doi: 10.1038/srep12065

Ye, L.; Wang, J.; Tan, Y.; Beyer, A. I.; Xie, F.; Muench, M. O.; Kan, Y. W. (2016). Genome editing using CRISPR-Cas9 to create the HPFH genotype in HSPCs: An approach for treating sickle cell disease and β-thalassemia. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113 (38), 10661-10665. doi: 10.1073/pnas.1612075113

Zaidi, A. U.; Heeney, M.M. (2018). A Scientific Renaissance: Novel Drugs in Sickle Cell Disease. Pediatric Clinics of North America, 65 (3), 445- 464. doi: 10.1016/j.pcl.2018.01.006.


Versión Impresa

Descargar PDF



Se prohibe la reproducción total o parcial sin la autorización expresa de sus directores.

Comments powered by CComment

La revista es una publicación cuatrimestral que circula en el primer mes de edición, que enlaza a todos los profesionales en ciencias de la salud del país y la región centroamericana, divulgando el quehacer científico e impulsando el conocimiento humano.

ISSN: 2215-5171

 

Contacto Crónicas Científicas

Creemos en la innovación que transforma las ideas en VIDA. Por ello ponemos a su servicio nuestros contactos para que podamos construir canales para comunicarnos en forma directa.

Escríbanos

Somos gente dedicada a la vida, nos esforzamos todos los días por cumplir con estándares nacionales e internacionales para garantizar los servicios médicos de calidad y nuestro compromiso con el ambiente.

Visite nuestro sitio web

 

Instituto Parauniversitario ASEMECO

El Instituto Parauniversitario ASEMECO es parte de la visión del Hospital Clínica Bíblica donde se destacan la enseñanza y la investigación médica, como elementos fundamentales para el bienestar social. Conozca la oferta académica.

Visite nuestro sitio web