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Un grupo de científicos ha logrado corregir, sin producir alteraciones secundarias, una mutación genética en células madre de un paciente humano. El resultado, que aparece publicado en la revista Nature, supone un paso adelante en el desarrollo de terapias personalizadas para tratar diversas enfermedades.

El equipo de investigadores, en el que han participado miembros del Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC) liderados por investigadores del Wellcome Trust Sanger Institute y la Universidad de Cambridge, ha utilizado como diana una mutación genética causante de la cirrosis hepática y del enfisema pulmonar.

Según declara a SINC Ignacio Varela, investigador del IBBTEC, "las células, una vez reparadas, no presentan ningún signo del defecto génico original y son capaces de funcionar normalmente"."Una de la mayores dificultades en la aplicación de terapias génicas para el tratamiento de enfermedades humanas es la necesidad de manipular células del paciente en un laboratorio para corregir el defecto génico heredado, lo que implicaba introducir en el ADN del paciente secuencias génicas ajenas o extrañas", explica Varela.

La solución empezó a perfilarse cuando, tal como expone el director emérito del Wellcome Trust Sanger Institute, Allan Bradley, "se desarrollaron nuevos sistemas para actuar sobre genes específicos, integrando todos los componentes para corregir de manera eficiente los defectos en las células de los pacientes". "Nuestros sistemas", continúa Bradley, "no dejan ninguna huella de la manipulación genética, a excepción del gen corregido. Estamos en un estadio temprano de desarrollo pero si esta tecnología puede trasladarse a la clínica, ofrecerá grandes beneficios a los pacientes".

Los investigadores usaron células madre inducidas humanas (hIPSCs) para su investigación, ya que, una vez reprogramadas en la placa Petri, estas células pueden convertirse en una gran variedad de tejidos. Si las células madre provenientes de un paciente con un defecto genético pueden ser corregidas, los científicos creen que una vez reintroducidas en el paciente estas células pueden tratar los efectos de la mutación que causa la enfermedad. Para conseguir este objetivo, se necesitan nuevos métodos para reparar el gen sin producir alteraciones adicionales.

Para esta investigación, el equipo se centró en la deficiencia causada por una mutación en la alfa-1-antitripsina, un gen que es activo en el hígado, donde es responsable de generar una proteína que protege frente a una inflamación excesiva. Las personas con una alfa-1-antitripsina mutante no pueden expulsar correctamente la proteína fuera del hígado, donde se queda atrapada, generando a la larga cirrosis hepática y enfisema pulmonar. Esta es la enfermedad congénita más común del hígado y del riñón, y afecta a una de cada 2.000 personas del norte de Europa.

Trabajos previos en Cambridge mostraban que era posible transformar células de piel en células hepáticas mediante la reprogramación de células madre. El grupo de investigación se basó en estos estudios para corregir con éxito y de manera perfecta el gen de la alfa-1-antitripsina en una línea celular establecida con la mutación.

Gracias a 'tijeras moleculares' para cortar el genoma en el sitio preciso, insertaron posteriormente una versión correcta del gen usando una transportador de DNA denominado piggyBac. Las secuencias de este transportador fueron finalmente eliminadas de las células, que pudieron convertirse en células hepáticas sin ningún tipo de daño genético en el sitio de la corrección.

Los científicos han demostrado que la copia del gen se activaba de forma correcta en las nuevas células hepáticas generadas, evidenciando la presencia de proteína alfa-1-antitripsina normal tanto en el tubo de ensayo como en experimentos con ratones.

"Este estudio representa el primer paso hacia la terapia celular personalizada para las enfermedades genéticas del hígado", explica el doctor Ludovic Vallier, miembro senior del Medical Research Council e investigador principal en MRC Centre for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine y en el departamento de cirugía de la Universidad de Cambridge. "Todavía hay grandes obstáculos que solucionar antes de que pueda existir una aplicación clínica, pero ahora tenemos las herramientas necesarias para seguir avanzando para conseguir ese objetivo", agrega.

El grupo de científicos mostró que el genoma de las células madre contiene frecuentemente mutaciones por causas aún desconocidas. Sin embargo, los investigadores se valieron de las últimas tecnologías de secuenciación para encontrar células con un número mínimo de mutaciones, cuyas consecuencias genéticas fueron cuidadosamente examinadas. Es necesaria una selección cuidadosa de las células madre generadas para poder usar esta tecnología de manera segura para el paciente.

En los pasos finales del proyecto, los investigadores extrajeron células directamente de un paciente con deficiencia en alfa-1-antitripsina y corrigieron la mutación exactamente de la misma manera a como lo habían hecho con la línea celular. Las células reparadas producían posteriormente proteína alfa-1-antitripsina normal.

"Ya que no hay actualmente ninguna cura para esta enfermedad salvo el trasplante de hígado, y dada las dificultades por las que pasa el plan nacional británico de trasplante de hígado, como resultado del gran incremento de la frecuencia de enfermedades hepáticas, se están buscando urgentemente terapias alternativas”, declara David Lomas, profesor de Biología Respiratoria de la Universidad de Cambridge y médico consejero en los hospitales de Addenbrooke's y Papworth.

Lomas, que ha estado trabajado durante 20 años en el mecanismo de la deficiencia en alfa-1-antitripsina y trata pacientes con esta condición, afirma que esta investigación “es un avande fundamental para el desarrollo de tratamientos para estos pacientes.