Corrección de mutaciones en células madre musculares mediante una nueva tecnología de edición de genes



Se puede utilizar una nueva técnica de edición de genes para corregir mutaciones en las células madre musculares, allanando el camino para la primera terapia celular potencial para los trastornos musculares genéticos. El equipo del ECRC dirigido por el profesor Simone Spuler ha publicado sus hallazgos en la revista “JCI Insight”.

Las células madre musculares permiten que nuestro músculo se desarrolle y se regenere durante toda la vida a través del ejercicio. Pero si se mutan ciertos genes musculares, ocurre lo contrario. En pacientes que padecen distrofia muscular, el músculo esquelético ya comienza a debilitarse en la infancia. De repente, estos niños ya no pueden correr, tocar el piano o subir escaleras, y a menudo dependen de una silla de ruedas a la edad de 15 años. Actualmente, no existe terapia para esta condición.

Ahora, podemos acceder a las mutaciones genéticas de estos pacientes mediante la tecnología CRISPR-Cas9. Atendemos a más de 2.000 pacientes en la clínica ambulatoria de Charité por trastornos musculares y reconocimos rápidamente el potencial de la nueva tecnología “.

Profesora Simone Spuler, jefa del Laboratorio de Miología del Centro de Investigación Clínica y Experimental (ECRC)

Los investigadores inmediatamente comenzaron a trabajar con algunas de las familias afectadas y ahora han presentado sus resultados en la revista. Perspectiva de la JCI. En las familias estudiadas, los padres estaban sanos y no tenían idea de que poseían un gen mutado. Todos los niños heredaron una copia de la mutación de la enfermedad de ambos padres.

Células madre de músculo humano editadas se convirtieron en fibras musculares en ratones

El término “distrofia muscular” se utiliza para referirse a unas 50 enfermedades diferentes. “Todos siguen el mismo curso, pero difieren debido a la mutación de diferentes genes”, explica Spuler. “E incluso dentro de los genes, se pueden mutar diferentes sitios”. Tras un análisis genómico de todos los pacientes, los investigadores eligieron una familia debido a su forma particular de la enfermedad: la distrofia muscular de cinturas 2D / R3 es relativamente común, progresa rápidamente y tiene un sitio de acoplamiento adecuado para las “tijeras genéticas”. a la mutación en el ADN.

Para el estudio, los investigadores tomaron una muestra de tejido muscular de un paciente de diez años, aislaron las células madre, las multiplicaron in vitro y utilizaron la edición de bases para reemplazar un par de bases en el sitio mutado. Luego inyectaron las células madre musculares editadas en los músculos del ratón, que pueden tolerar células humanas extrañas. Estos se multiplicaron en el roedor y la mayoría se convirtió en fibras musculares. “Con esto, pudimos demostrar por primera vez que es posible reemplazar las células musculares enfermas por células sanas”, dice Spuler. Después de más pruebas, las células madre reparadas se reintroducirán al paciente.

Edición de bases: una técnica sofisticada

La edición de base es una variante más nueva y altamente sofisticada de la herramienta de edición de genes CRISPR-Cas9. Mientras que en el método “clásico”, ambas hebras de ADN se cortan con estas tijeras moleculares, las enzimas Cas utilizadas para la edición de bases simplemente cortan la glucosa residual de una base en particular y unen una diferente, creando así una base diferente en el objetivo. sitio. “Esta herramienta funciona más como pinzas que como tijeras, y es perfecta para realizar mutaciones puntuales específicas en un gen”, dice la Dra. Helena Escobar, bióloga molecular del equipo de Spuler. “También es un método mucho más seguro, porque los cambios no deseados son extremadamente raros. En las células madre musculares reparadas genéticamente, no hemos presenciado errores de edición en regiones no deseadas del genoma”. Escobar es el autor principal del estudio y quien desarrolló la técnica para las células musculares.

La terapia con células autólogas, que implica extraer las propias células madre del paciente, editarlas fuera del cuerpo y luego inyectarlas de nuevo en el músculo, no permitirá que los pacientes que ya están en silla de ruedas vuelvan a caminar. “No podemos reparar el músculo que ya se ha atrofiado y ha sido reemplazado por tejido conectivo”, enfatiza Spuler. Y el número de células que se pueden editar in vitro también es limitado. Sin embargo, el estudio proporciona la primera prueba de que una forma de terapia puede incluso ser posible para un grupo de enfermedades previamente incurables, y podría usarse para reparar pequeños defectos musculares, como los del flexor del dedo.

Un paso más cerca de una cura

Pero este es solo el primer paso. “El próximo hito será encontrar una manera de inyectar el editor base directamente en el paciente. Una vez dentro del cuerpo, ‘nadaría’ durante un rato, editaría todas las células madre musculares y luego se descompondría rápidamente de nuevo. ” El equipo quiere comenzar pronto las primeras pruebas en un modelo de ratón. Si esto también funciona, los recién nacidos podrían someterse a pruebas para las mutaciones genéticas correspondientes en el futuro y la terapia curativa podría iniciarse en un momento en el que se necesitaría editar comparativamente pocas células.

Entonces, ¿cómo sería una terapia in vivo para la distrofia muscular en términos concretos? Esto es algo que los científicos han estado probando en modelos animales durante algún tiempo utilizando vectores virales. Sin embargo, Helena Escobar explica que debido a que estos vectores permanecen en el cuerpo por mucho tiempo, el riesgo de errores de edición y efectos tóxicos es demasiado alto. “Una alternativa sería que las moléculas de ARNm que contienen la información para que el editor sintetice las herramientas in vivo”, dice el biólogo molecular. “El ARNm se descompone muy rápidamente en el cuerpo, por lo que las enzimas terapéuticas solo pueden permanecer en un estado activo durante un corto período de tiempo”. Probablemente, la terapia también podría repetirse, si fuera necesario. “Todavía no sabemos si este debería ser un ciclo de terapia que involucre varias aplicaciones”.

Esta vía terapéutica significaría que, a diferencia de la terapia con células autólogas, no todos los pacientes necesitarían ser tratados individualmente. Para cada forma de terapia muscular, una “herramienta” sería suficiente para curar la atrofia muscular incluso antes de que ocurriera un daño mayor. Pero, por ahora, todavía queda un largo camino por recorrer.

Fuente:

Referencia de la revista:

Escobar, H., et al. (2021) La edición de bases repara una mutación SGCA en células madre de músculos primarios humanos. Perspectiva de la JCI. doi.org/10.1172/jci.insight.145994.

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