Terapia génica: retrovirus y células madre

Esta imagen pertenece a una preparación de

testículo de mono. En detalle se ven las

diferentes células que producen los espermato-

zoides. Las que tienen los núcleos más oscuros

y pequeños son las espermatogonias o células

madre de los a partir de las cuales se
da un proceso de diferenciación gradual.

Si ya has parado de crecer y eres una persona adulta hecha y derecha, ahora mismo tu cuerpo estará formado por aproximadamente 50 billones de diminutas células humanas que, por algún motivo, están empeñadas en integrarte. Cada célula tuya es una especie de mini-milagro de la evolución y tiene un trabajo determinado en el gran esquema de funciones que tú, como todo ser vivo, has de ser capaz de realizar de la forma más eficaz posible. En este momento hay más de doscientos tipos especializados diferentes de células trabajando incansablemente para que funciones: algunas establecen circuitos por donde se transmiten impulsos nerviosos, otras se contraen y relajan cuando se lo ordenan, otras se limitan a dejarse llevar por el torrente circulatorio y transportan el oxígeno o vigilan que no haya nada raro suelto por ahí. Cada día, miles de ellas se suicidan por ti... y otras, se limitan a dividirse para dar más células. Éstas son las conocidas como células madre.

En realidad, todas las células se pueden dividir (bueno, en realidad se multiplican...). De hecho, y como sabes, los 50 billones de células que te integran proceden en realidad de la división primera de una única célula huevo de tu madre fecundada por un espermatozoide de tu padre. En las primeras divisiones todas las células son iguales, o al menos lo parecen, y será en los siguientes estadios de desarrollo cuando se empiecen a diferenciar en tipos celulares concretos. Una vez diferenciadas, las células humanas no suelen revertir a su estado inmaduro y no se vuelven a dividir. De hecho, las neuronas del tejido nervioso no suelen volver a dividirse jamás, de forma que la dotación de neuronas con la que nazcas será prácticamente la que vas a tener. Todo esto hablando de forma general, claro. Sin embargo, muchos tejidos cuentan con células madre que los están reponiendo continuamente, como la médula ósea de los huesos largos (no confundir con la médula espinal), que produce las células sanguíneas; la base de la epidermis, que produce toda la superficie de la piel, o las células del epitelio germinativo de los testículos que producen espermatozoides durante toda la vida del varón adulto. Cuando una célula madre se divide, una de sus hijas permanece con la misión de ser una célula madre y la otra se convierte en la célula diferenciada que está destinada a ser.

 

Todas las células de tu cuerpo saben hacer su trabajo... y el de sus compañeras... pues todas (a grandes rasgos) tienen el mismo manual de instrucciones: tu genoma, compuesto por los 23 pares de cromosomas entre los que se reparte la información genética en forma de crípticas secuencias de ADN. Lo que sucede es que unos tipos celulares tienen unas instrucciones "activadas" y otros tipos celulares tienen otras, funcionando así con diferentes programas, por así decirlo. Esta programación es precisamente la que determina la especialización de una célula hija indiferenciada y la prepara para un trabajo especial.

 

Cariotipo humano de una mujer.
El color de los cromosomas
se debe a que se han preparado
mediante la técnica de hibridación
in situ fluorescente, que marca
con fluorescencia de diferentes colores
diferentes regiones del ADN.

Hasta aquí no te habremos contado nada demasiado novedoso. Sin embargo, la aplicación de estas células para curar e investigar enfermedades con las herramientas de la ingeniería genética es de menor dominio público, aunque es posible que hayas oído hablar de una de sus aplicaciones más ambiciosas: la terapia génica.

 

La terapia génica, se realice de la forma en que se realice, consiste básicamente en sustituir un gen de un individuo por otro. Los genes, aunque esta definición sería discutible, son secuencias de ADN con la información necesaria para generar una proteína funcional entera o por lo menos una subunidad de ésta, y aquellas secuencias que, por algún error espontáneo durante la replicación del material genético o por algún agente químico o radiación, son alteradas en algún tramo pueden dar lugar a proteínas aberrantes que no tienen función. Estas alteraciones en la secuencia del ADN es lo que llamamos mutación genética y, aunque a veces no se notan o incluso llegan a ser beneficiosas a largo plazo, muchas pueden dar lugar a enfermedades muy graves o incluso producir la muerte por inviabilidad de las células, que funcionan gracias a las miles y miles de proteínas que ellas mismas sintetizan. Además, las mutaciones se pueden heredar si se producen en la línea de los gametos, con lo cual puede haber hijos cuya totalidad de células sea portadora de la mutación.

 

Un ejemplo que te sonará es el de los niños burbuja, cuyo sistema inmunitario es incapaz de defenderles, de manera que tienen que vivir aislados para siempre en un entorno de esterilidad y ser continuamente provistos de medicamentos y anticuerpos (el nombre técnico de la enfermedad es inmunodeficiencia combinada grave o SCID). Estos niños, que no pasan de los diez años de vida aun en las mejores condiciones, tienen doble ración de una mutación en el gen que codifica para la enzima adenosina desaminasa (abreviada ADA), esencial para el metabolismo de los linfocitos pero que estas personas son incapaces de producir. No obstante, si consiguiéramos introducir en sus linfocitos la versión correcta del gen para producir ADA, aunque sólo fuera una copia para que sustituyera la versión mutante, expresarían la proteína y la enfermedad quedaría paliada, ¿no? Este es el objetivo de la terapia génica, en pañales todavía.

 

Como te imaginarás, no es una tarea en absoluto fácil. Para empezar, la terapia génica sólo se puede aplicar para genes sobre los que se conoce la secuencia, indispensable para poder aislarlos y prepararlos, que además tienen que manipularse con gran delicadeza y deben ser introducidos en el genoma del paciente en una posición donde no estorben (lo cual todavía no se puede controlar), y no vale cualquier célula como diana. Podríamos extraer linfocitos del individuo con una simple muestra de sangre y transformarlos con el gen terapéutico para luego introducirlos de nuevo en la sangre del paciente, donde producirían ADA. Pero eso sólo sería de forma temporal, pues los linfocitos, como todas las células, acaban muriendo, de manera que la solución sería peregrina. ¡Y ahí entran en escena las células madre de la médula ósea! Si en vez de transformar linfocitos transformamos a sus madres, que habrían de ser extraídas y posteriormente reincorporadas mediante una punción de médula ósea bastante dolorosa, entonces todas las nuevas generaciones de linfocitos producidas a partir de ellas expresarían la proteína ADA y podrían funcionar correctamente. Inmunodeficiencia curada.

 

La pregunta que te estarás haciendo ahora es: ¿cómo incorporamos el gen terapéutico en el genoma de las células madre de los linfocitos? En realidad no hay una sola manera de meter una construcción de ADN foráneo dentro de una célula... puede desde introducirse por microinyección o por biolística (literalmente, se disparan a la célula unos minúsculos balines recubiertos del ADN deseado) hasta métodos más sofisticados como el uso de vectores, que es el modo que se usa en terapia génica.

 

Un vector es cualquier soporte, también de ADN, que nos permite insertar en él un gen de interés y transportarlo para nosotros. Hay muchos tipos diferentes de vectores, pero los que se usan para terapia génica te van a sorprender: se usan virus; retrovirus, especialmente, a cuya familia pertenece el VIH (el virus del SIDA).

 

Los virus son algo así como moléculas pirata de ADN o de ARN. No están vivos, ninguna molécula lo está, pero contienen genes que las capacitan para reproducirse dentro de las células y, una vez las han utilizado para hacer muchas copias de sí mismos, salir al exterior (a menudo matando a su hospedadora) y empezar un nuevo ciclo de infección. El caso de los retrovirus es todavía más impactante, ya que no matan a su anfitriona, sino que se quedan insertados en su genoma para siempre, expresándose y haciendo más copias de sí mismos que salen por gemación al exterior para propagarse...

 

Ciclo infectivo de un retrovirus

Aprovechando esta característica, lo que se pretende es, con una serie de pasos que por su complejidad no vamos a explicar aquí, despojar al material genético retrovírico de los genes que codifican las proteínas virales y sustituirlos por el gen terapéutico, de forma que la partícula vírica transformada y despojada de su capacidad infectiva lleve nuestro gen al interior de las células madre en cultivo in vitro y se inserte en el genoma, desde donde producirá la proteína que las células no eran capaces de sintetizar. Al devolver las células madre a la médula ósea, éstas empezaran a dividirse dando más células (tanto madre como diferenciadas) con la versión correcta del gen.

 

La teoría es esta y suena muy bien... pero la realidad es que aun queda mucho por investigar. El principal problema es que todavía no se sabe cómo controlar en qué lugar se inserta el vector retroviral modificado. Si se colocara en cualquier parte puede interrumpir la expresión de otro gen y se han dado casos en los que se han activado proliferaciones celulares descontroladas produciendo, así, una leucemia que sumar al tratamiento. No obstante, desde que se curó con éxito al primer niño con SCID a través de la terapia génica se ha conseguido sanar a más de veinte personas con esta misma enfermedad a través de la misma vía.

 

Todas las enfermedades, al fin y al cabo, son pura genética. La terapia que hemos descrito y en la que a día de hoy se sigue trabajando es sólo un ejemplo de la aplicación del estudio del ADN a la medicina, pero hay muchos más en desarrollo, y es que nuestro propio genoma nos puede predisponer a ser más dados a padecer o a resistir una dolencia determinada: miopía, asma, cánceres de todo tipo, Parkinson, intolerancia a la lactosa. Ni nuestro ADN está vivo tampoco ni nuestras células lo están a propósito (de hecho es bastante probable que no sepan que existes teniendo en cuenta que no tienen ni siquiera cerebro)... pero funcionamos por ellas y toda la información que contienen. Llevamos manipulando los genomas desde que el hombre del Neolítico empezó a cruzar diferentes variedades de cereales entre sí y a cruzar los animales más hábiles para cazar o más mansos para tener de compañía, y ahora creemos empezar a entender sólo un poco cómo podemos curar enfermedades tan raras como el SCID ofreciendo la instrucción correcta o corregir otras haciendo que los genes que las producen se callen.

 

Mientras tanto, nuestras células intentan darnos la mejor vida que saben.

 

 

 

FUENTES Y REFERENCIAS:

• Griffiths, A.J.F., Wessler, S.R., Suzuki, Lewontin, R.C. Carroll, S.B. (2008). Genética. McGraw-Hill/Interamericana de España, Madrid
• Antonio Talavera (1993) Terapia génica y retrovirus. [documento en línea] Disponible en http://ruc.udc.es/bitstream/2183/8579/1/CC-06art11ocr.pdf 
• Hurtado Sánchez, J. (2005) Terapia génica como tratamiento para la inmunodeficiencia combinada severa humana (SCID)-X1, ¿solución o problema? [documento en línea] Disponible en http://www.javeriana.edu.co/Genetica/PDFDOC/Terapia%20Genica.pdf
• http://www.iupui.edu/~anatd502/Labs.f04/male%20reproduction%20lab/Male%20Reproduction%20Lab.HTML