No hay mutaciones adicionales en las células madre modificadas, encuentra un estudio

9 de Julio de 2014

No hay mutaciones adicionales en las células madre modificadas, encuentra un estudio

Los nuevos resultados alivian las preocupaciones anteriores de que las técnicas de edición de genes, utilizadas para desarrollar terapias para enfermedades genéticas, podrían agregar mutaciones no deseadas a las células madre.

9 de Julio de 2014

LA JOLLA—La capacidad de cambiar un gen por otro en una línea de células madre vivas solo pasó de la ciencia ficción a la realidad en esta década. Al igual que con cualquier nueva tecnología, trae consigo tanto la promesa, la esperanza de reparar los genes que causan enfermedades en los humanos, por ejemplo, como las preguntas y preocupaciones de seguridad. Ahora, los científicos de Salk han dejado de lado una de esas preocupaciones: el uso de técnicas de edición de genes en células madre no aumenta la aparición general de mutaciones en las células. Los nuevos resultados fueron publicados el 3 de julio de 2014 en la revista Cell Stem Cell.

"La capacidad de modificar con precisión el ADN de las células madre ha acelerado en gran medida la investigación sobre enfermedades humanas y la terapia celular", dice el autor principal. Juan Carlos Izpisúa Belmonte, profesor en Salk's Laboratorio de Expresión Génica. "Para traducir con éxito esta tecnología a la clínica, primero debemos analizar la seguridad de estas células madre modificadas, como la estabilidad de su genoma y la carga mutacional".

Cuando los científicos quieren cambiar la secuencia de un tramo de ADN dentro de las células, ya sea con fines de investigación o para corregir una mutación genética con fines terapéuticos, pueden elegir entre dos métodos. Pueden usar un virus diseñado para entregar el nuevo gen a una célula; la célula luego integra la nueva secuencia de ADN en lugar de la anterior. O los científicos pueden usar lo que se conoce como nucleasas dirigidas personalizadas, como las proteínas TALEN, que cortan el ADN en cualquier ubicación deseada. Los investigadores pueden usar las proteínas para cortar un gen que desean reemplazar y luego agregar un nuevo gen a la mezcla. Los mecanismos naturales de reparación de la célula pegarán el nuevo gen en su lugar.

Previamente, el laboratorio de Belmonte había sido pionero en el uso de virus modificados, llamados vectores adenovirales dependientes del ayudante (HDAdV) para corregir la mutación del gen que causa la enfermedad de células falciformes, una de las enfermedades de la sangre más graves del mundo. Él y sus colaboradores utilizaron HDAdV para reemplazar el gen mutado en una línea de células madre con una versión libre de mutantes, creando células madre que teóricamente podrían infundirse en la médula ósea de los pacientes para que sus cuerpos produzcan células sanguíneas sanas.

Sin embargo, antes de que tales tecnologías se apliquen a los humanos, investigadores como Belmonte querían saber si había riesgos de editar los genes en las células madre. Aunque se ha demostrado que ambas técnicas comunes de edición de genes son precisas para alterar el tramo correcto de ADN, a los científicos les preocupaba que el proceso pudiera hacer que las células fueran más inestables y propensas a mutaciones en genes no relacionados, como los que podrían causar células cancerosas.

“A medida que las células se reprograman en células madre, tienden a acumular muchas mutaciones”, dice Mo Li, becario postdoctoral en el laboratorio de Belmonte y autor del nuevo artículo. “Entonces, la gente, naturalmente, se preocupa de que cualquier proceso que realice con estas células in vitro, incluida la edición de genes, pueda generar aún más mutaciones”.

Para saber si era así, el grupo de Belmonte, en colaboración con BGI y del Instituto de Biofísica, Academia China de Ciencias en China, recurrió a una línea de células madre que contienen el gen mutado que causa la enfermedad de células falciformes. Editaron los genes de algunas células usando uno de los dos diseños HDAdV, editaron otros usando una de las dos proteínas TALEN y mantuvieron el resto de las células en cultivo sin editarlas. Luego, secuenciaron completamente el genoma completo de cada célula de las cuatro ediciones y el experimento de control.

Si bien todas las células obtuvieron un bajo nivel de mutaciones genéticas aleatorias durante los experimentos, las células que se habían sometido a la edición de genes, ya sea a través de enfoques basados ​​en HDAdV o TALEN, no tenían más mutaciones que las células mantenidas en cultivo.

“Nos sorprendieron gratamente los resultados”, dice Keiichiro Suzuki, becario postdoctoral en el laboratorio de Belmonte y autor del estudio. “La gente ha encontrado miles de mutaciones introducidas durante la reprogramación de iPSC. Encontramos menos de cien variantes de un solo nucleótido en todos los casos”.

El hallazgo, agrega Li, no significa necesariamente que no existan riesgos inherentes al uso de células madre con genes editados, pero que el proceso de edición no hace que las células madre sean menos seguras.

“Llegamos a la conclusión de que el riesgo de mutación no está intrínsecamente relacionado con la edición de genes”, dice. “Estas células presentan los mismos riesgos que usar cualquier otra célula manipulada para terapia celular o génica”. Agrega que otros dos artículos publicados en el mismo número respaldan sus resultados (uno por La Universidad Johns Hopkins y uno de La Universidad de Harvard y colaboradores).

El grupo de Belmonte está planeando más estudios para abordar si la reparación de genes en otros tipos de células, el uso de otros enfoques o la orientación de otros genes podría tener más o menos probabilidades de causar mutaciones no deseadas. Por ahora, esperan que sus hallazgos animen a los que están en el campo a seguir buscando técnicas de edición de genes como una forma potencial de tratar enfermedades genéticas en el futuro.

Otros investigadores del estudio fueron Jing Qu, April Goebl, Emi Aizawa, Rupa Devi Soligalla, Jessica Kim, Na Young Kim, Hsin-Kai Liao, Chris Benner y Concepción Rodríguez Esteban del Instituto Salk de Estudios Biológicos; Chang Yu, Xiaotian Yao, Senwei Tang, Fan Zhang, Feng Chen, Yabin Jin y Yingrui Li de BGI; y Jing Qu, Tingting Yuan, Ruotong Ren, Xiuling Xu y Guang-Hui Liu del Instituto de Biofísica de la Academia de Ciencias de China.

El trabajo fue apoyado por el Fundación benéfica G. Harold y Leila Y. Mathers, la Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust, la Fundación Glenn, la Instituto de Medicina Regenerativa de California, la Los Institutos Nacionales de Salud, la Academia China de Ciencias, la Fundación de Ciencias Naturales de Beijing, y la Programa Mil Jóvenes Talentos de China.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.