III- Terapia farmacológica

 

 

Las próximas décadas los investigadores correlacionarán las variantes del ADN con las respuestas individuales a los tratamientos médicos, con la identificación de subgrupos de pacientes y el desarrollo de fármacos. Esta disciplina que relaciona la farmacología con la genómica se denomina farmacogenómica. Más de 100 000 personas mueren cada año por los efectos adversos de los medicamentos y otros 2,2 millones experimentan serias reacciones. Las variantes de ADN en los genes involucrados en el metabolismo de los medicamentos, especialmente la familia multigénica del citocromo P450, constituyen el foco de la investigación actual en esta área. Las enzimas codificadas por estos genes son responsables de la metabolización de la mayoría de las drogas, utilizadas para la terapia de enfermedades cardiovasculares, neurológicos y psiquiátricos.

 

La función enzimática afecta la respuesta de los pacientes a los fármacos y sus dosis. Los futuros avances permitirán aplicar pruebas rápidas para determinar el genotipo de la persona y guiar el tratamiento con más efectivas drogas y menos efectos indeseables. Otra ventaja de este enfoque, será la producción de medicamentos más baratos.

 

La identificación de alteraciones biológicas básicas, originadas en mutaciones de genes específicos, permitirá que el tratamiento con medicamentos, se haga en forma dirigida, neutralizando las alteraciones causales y modificando favorablemente el curso de la enfermedad en forma más efectiva que con los tratamientos estándares, generalmente orientados a aliviar los síntomas. Esto requiere sin embargo, la identificación de las alteraciones provocadas por el gen a nivel de la proteína que codifica y de las vías metabólicas en la célula, lo cual apenas se está empezando a vislumbrar para un número reducido de enfermedades¹¹. Por otro lado, el Proyecto de Genoma Humano abre la probabilidad de que la dosis de cualquier medicamento pueda individualizarse "a la medida" de la capacidad de cada organismo, determinada genéticamente, para metabolizar determinado medicamento, lo cual sin duda eliminaría o minimizaría los efectos secundarios indeseables. De esta manera el médico contaría con un perfil genético del paciente antes de iniciar un tratamiento¹¹.

 

Las exploraciones en la función de cada gen humano, uno de los principales desafíos del siglo XXI, permitirá el conocimiento del papel de los genes en las enfermedades. Este desarrollará una nueva generación de agentes terapéuticos cuya diana serán los genes. Este diseño de medicamentos está revolucionando el enfoque tradicional de tratamiento pues estas drogas dirigidas a sitios específicos del cuerpo prometen tener menores efectos colaterales¹². Esta medicina personalizada deberá marcar la terapia del futuro.

 

IV- Terapia génica

 

La terapia génica es el conjunto de procedimientos que permiten la introducción de genes normales dentro de las células de un organismo, mediante las tecnologías de transferencia de genes (TTG)14, con el objetivo de corregir defectos genéticos responsables del desarrollo de enfermedades12. Esta aproximación es revolucionaria en la terapéutica, ya que hasta hace poco tiempo el material genético de los seres humanos era inaccesible a algún tipo de corrección o tratamiento. Esta terapia está recibiendo un gran interés de compañías farmacéuticas y centros de investigación de Europa, Estados Unidos y Japón.  En 1992, este mercado se estimó en 1,2 billones de dólares y se calcula que para el 2015 alcance los 45 billones de dólares. En el 2002 se estaban aplicando más de 600 ensayos clínicos de terapia génica a unos 3500 pacientes, principalmente en EE.UU (81%) y Europa (16%), la mayoría enfocados en el cáncer.

 

Aspectos que debe procurar

 

¿Cómo hacer que el gen deseado llegue hasta el núcleo de las células de un organismo vivo y se exprese en el momento y lugar precisos? Esta es la pregunta clave de la terapia génica, y toda la futura perfección que pueda alcanzar depende casi por completo de la resolución de este problema. Por tanto, esta terapia debe:

1.- Suministrar una transferencia génica eficiente y precisa.

2.- Garantizar una expresión génica persistente y bien regulada.

3.- Procurar una adecuada localización subcelular y un procesamiento del producto génico¹⁴.

 

Los genes normales que reemplazan los defectuosos se pueden obtener a partir de las bibliotecas de genes. Estos genes pueden ser llevados a la célula por medio de los llamados vehículos o "vectores", denominados así por su similitud con los agentes biológicos que transmiten enfermedades. La palabra vector se utilizaba para designar a los plásmidos o a los virus modificados que se utilizaban como vehículos que transportaban el gen deseado. El mismo ha pasado a ser un término genérico que involucra los diversos medios, ya sean biológicos, químicos o físicos, por medio de los cuales se puede hacer llegar el gen a la célula, aunque algunos prefieren reservar el término vector para los vehículos biológicos.

 

Los vectores virales se basan en el principio de que los virus son fragmentos de ADN o ácidos ribonucleicos o ARN encapsulados que ingresan a las células y dirigen la maquinaria celular para sus propósitos de reproducción. Estos virus están formados por varios genes y pueden ser modificados por ingeniería genética, extrayéndoseles aquellos que les confieren sus características dañinas e intercambiándose por los genes deseados, sin que pierdan la capacidad de encapsularse, pero sí la de autorreproducirse en el individuo. Se cultivan y se purifican en medios celulares hasta que se verifica su inocuidad. Estos virus irán a una gran cantidad de células del organismo, depositando su material genético en el núcleo, el cual se expresará como proteínas. Los principales vectores virales son los retrovirus y los adenovirus¹⁴. Los retrovirus son capaces de crear copias de ADN de doble cadena a partir de sus genomas, que pueden integrarse a los cromosomas de las células huéspedes como el virus de inmunodeficiencia humana (HIV). Los adenovirus presentan genomas de ADN de doble banda, responsables de infecciones respiratorias, intestinales y de los ojos en seres humanos¹².

 

Los métodos de transferencia no virales fueron desarrollados como alternativa, debido a ciertos inconvenientes que presentan los vectores virales. Entre los principales encontramos los liposomas y el DNA desnudo. Los liposomas son microesferas con una membrana lipídica que rodea un medio acuoso interno. Hay dos tipos: los liposomas catiónicos, que están cargados positivamente y que interactúan con el ADN (de carga negativa) para formar un complejo estable. Este complejo puede entrar a las células luego de su administración endovenosa. Por otro lado, los liposomas con carga negativa no forman complejos con el ADN, sino que lo atrapan, formando una cápsula. Entre sus ventajas está que pueden llevar grandes fragmentos de ADN, tan largos como el tamaño de un cromosoma, a diferencia de los vectores virales, que llevan un ADN de longitud más pequeña¹⁴. El ADN desnudo consiste en inyectar directamente plásmidos, es decir, constructos de ADN confeccionados por ingeniería genética, que se expresan en los tejidos luego de su administración.

 

Aplicaciones de la terapia génica

 

La terapia génica involucra la manipulación genética del organismo humano, y por lo tanto podría ser utilizada, en principio, en cualquier enfermedad que haya surgido por la modificación de un factor genético, ya sea de tipo heredado, como las enfermedades monogénicas, como las enfermedades con herencia multifactorial (en las que hay una influencia de los genes y el ambiente, como en la hipertensión, la diabetes y la enfermedad coronaria) o de tipo adquirido (cáncer, SIDA, artritis). También podría utilizarse en el mejoramiento de los procesos de curación y regeneración tisular, y en el tratamiento de enfermedades neurológicas degenerativas como la enfermedad de Parkinson y de Alzheimer¹⁴. En la actualidad existen más de 4000 enfermedades genéticas candidatas a ser tratadas mediante procedimientos de terapia génica ².

 

Aunque esta lista parece excesiva, lo cual podría hacer aparecer a la terapia génica como panacea, hay numerosos experimentos en animales (fase preclínica) y estudios clínicos que arrojan resultados prometedores, anunciando así una verdadera era de la terapéutica. La mayoría de los protocolos clínicos son de fase I. Éstos consisten en determinar cuál es la máxima dosis de un nuevo medicamento tolerada por los pacientes¹⁴.

 

En 1990, se aplicó la primera terapia génica aprobada por la FDA¹⁵ (Food and Drug Administration) a una niña de cuatro años, Ashanti da Silva. La niña tenía alterado un gen que codifica para la proteína enzimática adenosina desaminasa (ADA), lo que ocasionaba una enfermedad hereditaria del sistema inmunológico, el síndrome de inmunodeficiencia severa combinada, conocido popularmente como la enfermedad de los niños burbujas, que suele ser mortal¹⁵. Aunque no se haya logrado la completa curación de los pacientes, constituye un hecho inédito en la historia terapéutica. Así se abría una esperanza para los pacientes que sufren enfermedades genéticas¹⁵.

 

En la fibrosis quística, utilizando adenovirus administrados en aerosol, ha habido una mejoría parcial de los pacientes, presentándose la respuesta inmune del huésped y una baja eficiencia de los vectores como el principal impedimento en estos tipos de terapia. En casos de hemofilia B ha habido corrección completa en perros durante 5 meses y de la hemofilia A también en animales de experimentación durante 2 semanas, tiempo que dura la expresión de los genes transducidos.

 

Un paciente de 29 años con hipercolesterolemia familiar, sin receptores funcionantes para lipoproteínas de baja densidad (LDL), fue tratado con transfusión en la vena cava inferior de hepatocitos modificados por medio de vectores ex vivo. En este caso la hipercolesterolemia fue parcialmente corregida durante los 18 meses siguientes, con una disminución de la relación LDL/HDL, la cual descendió de 10 a  5. Además, no hubo progresión de su enfermedad coronaria durante ese lapso¹⁴.

 

En las enfermedades genéticas con herencia multifactorial, las interacciones entre genes y ambiente son complejas, lo que podría dificultar los esfuerzos para desarrollar una terapia génica efectiva. Sin embargo, varios experimentos demuestran que sería posible incidir en el mecanismo fisiopatológico de estas enfermedades. En ratas con daño de la carótida en las cuales se transfecta el gen de la óxido nítrico sintetasa, disminuye la proliferación de la íntima y se incrementa la producción de óxido nítrico¹⁴. Asimismo, en ratones deficientes en leptina y que exhiben obesidad y diabetes mellitus no insulinodependiente, al ser infectados con adenovirus con el gen normal, presentan disminución del peso y de la glicemia.

 

En la Universidad de California, un equipo de investigadores introdujo genes en el cerebro con liposomas cubiertos con polietilenglicol. La transferencia de genes al cerebro es un significativo resultado porque los vectores virales son muy grandes para atravesar la barrera hemato-encefálica12. Este método pudiera facilitar el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. Actualmente hay más de 500 protocolos clínicos en desarrollo en el mundo y más de 3000 pacientes han recibido algún tipo de terapia génica experimental.

 

Aplicaciones de la terapia génica: cáncer.

 

El conocimiento de los genes implicados en el cáncer como los oncogenes, supresores tumorales y de reparación del ADN es un logro indiscutible del Proyecto de Genoma Humano, con importantes implicaciones clínicas en el diagnóstico, pronóstico y tratamiento de esta grave enfermedad¹⁶.

 

Tradicionalmente el tratamiento del cáncer emplea la quimioterapia, la cirugía y la radioterapia, radiación o cirugía. La terapia génica es una cuarta estrategia que en algunos casos ha logrado disminuciones en el tamaño de los tumores. Más de la mitad de los estudios clínicos para la terapia génica están dirigidos al cáncer. Los principales métodos son¹⁴:

 

1. Aumento de la respuesta inmune antitumoral (terapia inmunogénica). Está basada en la habilidad del sistema inmune para atacar el cáncer. Consiste en "educar" a las células del sistema inmune que han sido removidas del paciente, para que "adopten" características que les permitan destruir a las células cancerosas del paciente.

2. Introducción de genes activadores de drogas dentro de las células tumorales o terapia de genes suicidas. Consiste en la incorporación de genes que codifican para la susceptibilidad a drogas, que de otra manera no serían tóxicas. Esto lleva a la producción de enzimas que convierten prodrogas (ganciclovir, 5-fluorocitocina) en metabolitos que destruyen a las células tumorales.

3. Normalización del ciclo celular. Consiste en la inactivación de oncogenes mutados, como el ras, o en la reexpresión de antioncogenes inactivos como el p53.

4. Manipulación de las células de la médula ósea. Es utilizada principalmente en desórdenes hematológicos, y consiste en transferir a las células progenitoras hematopoyéticas genes de quimioprotección (genes de multirresistencia a drogas, los cuales permiten administrar dosis más altas de quimioterápicos) o de quimiosensibilización, entre otros.

5. Incremento del efecto circundante. Este efecto se ha observado en la terapia de genes suicidas, en que, aunque sólo se infectan con los vectores 1 de 10 células, las células tumorales que no son infectadas también mueren. Se piensa que por procesos de comunicación intercelular, las células con la información letal transmitirían señales a sus vecinas que desencadenan el fenómeno de apoptosis. Se están investigando los mecanismos de este efecto y la manera de incrementarlo.

6. Uso de ribozimas y tecnología antisentido. Las ribozimas son ARN con actividad catalítica que incrementan la degradación del ARN recién traducido y disminuyen proteínas específicas no deseadas, factor a veces asociado a alteraciones tumorales. La tecnología antisentido se refiere a oligonucleótidos de ARN que no tienen actividad catalítica, pero complementarios a una secuencia génica. Estos oligonucleótidos podrían actuar por diferentes mecanismos:

a. Bloqueo del procesamiento del ARN. El ARN que ha sido transcrito, antes de ser traducido a proteína, debe sufrir modificaciones para originar un ARN maduro. Bloqueando este procesamiento podemos impedir que se produzca una proteína nociva.

b. Impedimento del transporte del complejo RNA-sin sentido al citoplasma.

c. Bloqueo del inicio de la traducción.

 

Hay numerosos protocolos de aplicación de estas técnicas a la práctica clínica. Entre ellos tenemos un estudio fase I de pacientes con melanoma maligno, en el cual se modificaron células del melanoma con genes interferón-gamma, inactivados y criopreservadas para utilizarse en forma de vacuna. Se administraron dosis crecientes de células una vez cada dos semanas a 13 pacientes para observar su respuesta inmune. Ocho de ellos presentaron algún tipo de respuesta inmune. En dos pacientes con una respuesta inmune significativa hubo regresión tumoral, y otros dos, con menor respuesta, presentaron resolución transitoria de los nódulos14. Otros tumores sometidos a terapia génica son los tumores cerebrales, en especial los glioblastomas, que son las neoplasias primarias más frecuentes y devastadoras localizadas en el sistema nervioso central por su gran poder invasivo¹⁷.

 

Aplicaciones de la terapia génica: SIDA

 

El HIV, causante del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), presenta una transcriptasa inversa que convierte su ARN en ADN y lo integra a la célula huésped. Esto, aunado al hecho de la plasticidad genética del HIV, proporciona un gran reto para la terapia génica, siendo, después del cáncer, el tópico que agrupa el mayor número de ensayos. Los objetivos de la terapia génica en el tratamiento del SIDA son detener la replicación del HIV e impedir que el virus infecte a las células sanas¹⁴.

 

Estrategias:

 

1. Producción de vacunas anti HIV por medio de la introducción del virus para entrenar al sistema inmune a que reconozca los virus y los elimine. Esto tendría que ser realizado antes de que el paciente cayera en el estado de inmunosupresión.

2. La utilización de anticuerpos que impidan el ensamblaje de las partículas virales dentro de las células.

3. La terapia con genes suicidas, similar a la utilizada en el cáncer.

4. La introducción de genes que produzcan ribozimas que degraden el RNA viral.

5. La introducción de genes con mutaciones dominantes negativas, es decir, genes que produzcan proteínas similares a las virales, pero defectuosas, de manera que al involucrarse en la estructura y en las reacciones malogren el mecanismo viral de producir daño.

 

Situación en Cuba

 

En Cuba el estudio de la genómica tiene muchas ventajas para su desarrollo, dadas por el propio origen de nuestra población, una mezcla de diferentes etnias con la población aborigen que dio como resultado una amplia gama de combinaciones de genes y el acceso gratuito de la población a los servicios de salud. A modo de ilustración se ponen algunos ejemplos obtenidos por nuestro país en este campo. El Programa Nacional de Diagnóstico Prenatal Citogenético permite la detección de alteraciones cromosómicas como el síndrome de Down o trisomía 21 en mujeres con alto riesgo, en especial embarazadas añosas¹⁸.

 

En el Programa de Prevención de Anemia Falciforme, diseñado para el pesquisaje de hemoglobinas anormales, se detecta la sicklemia en las embarazadas en las áreas de salud en muestras maternas y fetales¹⁹. En el Centro Nacional de Genética Médica se realiza el diagnóstico prenatal del sexo mediante la PCR, importante en enfermedades con un patrón de herencia ligado al cromosoma X, en las que sólo los varones manifiestan la enfermedad, como hemofilias A y B, la distrofia muscular de Duchenne y la displasia ectodérmica. Una vez detectado el sexo se procede al diagnóstico prenatal ²⁰.

 

En el Instituto de Neurología y Neurocirugía se estudian afecciones genéticas como la distrofia muscular de Duchenne, la más común y grave de las distrofias musculares, que pudiera ser útil para implantar una estrategia de prevención de la enfermedad basada en la búsqueda de deleciones en familias de alto riesgo y brindarse un diagnóstico prenatal directo²¹. El Centro de Inmunología Molecular produce diversos productos como  el anticuerpo monoclonal anti CD3 para el tratamiento de pacientes con rechazo del trasplante de órganos, eritropoyetina humana recombinante para el tratamiento de la anemia, factor estimulante de colonias granulocíticas para el tratamiento de la neutropenia, anticuerpo monoclonal “humanizado” que reconoce el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGF-R) para el tratamiento del cáncer, así como otros anticuerpos para el estudio de pacientes con cáncer y medicamentos para quimioterapia de enfermedades neoplásicas, además de un amplio panel de productos para la investigación in vitro de diferentes patologías. En el Centro de Investigaciones y Rehabilitación de Ataxia Hereditaria de Holguín se realiza el diagnóstico molecular de los portadores (diagnóstico presintomático) de la ataxia espinocerebelosa tipo 2 -SCA2, la forma molecular más frecuente en nuestro país, que se transmite con carácter autonómico dominante.

 

Conclusiones

 

Los objetivos que orientan el desarrollo de la ciencia mundial son definidos en su mayoría en los países desarrollados y según sus necesidades.  Hay dos polos, en uno recae el peso y la orientación de la ciencia; en el otro, la debilidad de las instituciones científicas en los países subdesarrollados.  No se trata de una situación coyuntural, sino estructuralmente afirmada que se consolida y ahonda, lo que justifica la tesis de que la polarización es una propiedad estable del sistema científico internacional. Los espectaculares avances en la bioquímica, la biología molecular, la ingeniería genética, la biotecnología y la informática abrieron el camino para incursionar en una de las hazañas más significativas de esta época: el esclarecimiento del genoma humano.

 

El estudio del genoma y de sus potenciales aplicaciones, tiene implicaciones tan amplias, que alcanzan ámbitos muy variados en áreas biológicas, sociales, económicas y culturales. Algunas de sus consecuencias pueden ser muy beneficiosas y otras probablemente dañinas para las nuevas generaciones. Por esta razón, es necesario considerarla un tema trascendental para nuestra generación y también requiere involucrar a toda la sociedad en su conocimiento y en consecuencia, ser discutida en todos los espacios que esta sociedad ofrezca.

 

El conocimiento del genoma humano ofrecerá nuevas formas de prevención, diagnóstico y tratamiento de las enfermedades, tal como la detección de individuos con alto riesgo genético para desarrollar ciertas enfermedades comunes. Se podrá alcanzar un uso rutinario del análisis genotípico para mejorar el cuidado de la salud. Así, se podrá evitar o retrasar la aparición de enfermedades que representan problemas prioritarios de salud. Cuba ha logrado avances en este campo tan prometedor gracias a una sabia política científica.

 

 

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