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La investigación de Giulio Cossu para DMD
Uno de los estudios más avanzados y prometedores a nivel internacional en el campo de la terapia
celular para la DMD, se lleva a cabo por el italiano Giulio Cossu, del Instituto Científico de la
Universidad San Raffaele de Milán. La investigación se basa en el uso de mesoangioblastos, células
madre específicas que normalmente se asocian con los vasos sanguíneos, identificadas por el equipo
de Cossu en 2002 como células capaces de regenerar el tejido muscular dañado y restaurar su
funcionalidad. Uno de los aspectos más interesantes de los mesoangioblastos es que si se introducen
en el torrente sanguíneo, estas células son capaces de migrar fuera del endotelio de los vasos
sanguíneos y colonizar los tejidos circundantes.
Los estudios en modelos animales
Los primeros resultados interesantes - publicado en Science en 2003 - se obtuvieron en experimentos
en modelo de ratón de distrofia muscular (ratones mdx). El siguiente paso del grupo italiano fue
repetir los mismos resultados en un modelo animal más complejo, como el perro. Los experimentos
se llevaron a cabo en Golden Retriever con Distrofia Muscular (GRMD), que son perros que tienen
una mutación en el gen de la distrofina. El estudio fue publicado en Nature en 2006 y en videos de
perros distróficos, que al ser tratados con células madre caminaban de nuevo, y dieron la vuelta al
mundo. En una primera fase experimental, los investigadores extrajeron mesoangioblastos de los
vasos sanguíneos de los perros sanos, se hicieron multiplicar en cultivo, y los inyectaron intraarterialmente en perros GRMD. Los científicos siguieron la migración de los mesoangioblastos y se
observó que, una vez fuera de los vasos sanguíneos, iban a colonizar los músculos dañados. La célula
madre se fusiono con las fibras musculares existentes, produciendo distrofina saludable y así
regenerar el tejido muscular. El estudio de Giulio Cossu ha tenido un enorme impacto en la
comunidad científica y la comunidad de pacientes con DMD.
Resultados alentadores posteriores se produjeron en 2007, con la identificación de células madre en
humanos que corresponden a los mesoangioblastos aislados en ratones y perros. Una serie de
experimentos demostraron que las células son fáciles de manipular en el laboratorio y que, si se
inyectan sistémicamente o en el torrente sanguíneo, en ratones mdx inmunosuprimidos, son capaces
de colonizar el tejido muscular y generar una forma correcta distrofina humana.
El estudio en humanos
Estos datos han creado la base para el diseño de los primeros ensayos clínicos en humanos con el
trasplante de células madre para DMD. El estudio, que comenzó hace aproximadamente un año, se
basa en el trasplante heterólogo de mesoangioblastos de un donador inmunocompatible - en este
caso un hermano o hermana - a un paciente con DMD. Una primera etapa del ensayo, ahora a punto
de concluir, se basa en una serie de medidas detalladas de la fuerza y la función muscular, y el análisis
de la evolución clínica de cada paciente durante un período de tiempo de un año. 28 pacientes con
DMD están participando en esta primera fase, y el reclutamiento se hizo posible gracias al Registro
Italiano de pacientes con DMD/DMB creado por el Parent Project Onlus. Entre estos 28 pacientes, 3
niños (de edades entre los 6 y 9 años) han sido identificados como elegibles para el tratamiento de
células madre heterólogo previsto para la próxima primavera.
Ahora el compromiso de Giulio Cossu es ser capaz de desarrollar un sistema para efectuar un
trasplante autologo (autotrasplante) de células madre en pacientes con DMD. En resumen, el
objetivo final es ser capaces de utilizar para el trasplante células madre del paciente y "corregidas
genéticamente" en el laboratorio. Superando así la problemática debida a la necesidad de un
donador inmunocompatible y una terapia de por vida de inmunosupresión.
Sustituir el gen defectuoso de la distrofina por uno completamente sano, sin embargo, es una
empresa tremendamente difícil que la comunidad científica Internacional entera no ha encontrado
aún una solución. El gen de la distrofina es, de hecho demasiado grande (de 2.4 Mb es el mayor gen
contenido en nuestro ADN) para ser insertado en la mayoría de los vectores virales normalmente
usados para terapia génica. En este sentido, el equipo de Giulio Cossu ha creado una ruta alternativa
y muy innovadora: el uso de un cromosoma humano artificial.
Un cromosoma artificial para la DMD
Los primeros cromosomas artificiales de mamíferos fueron diseñados y desarrollados por primera vez
hace una década, con muchas de las características de un vector ideal para la terapia génica:
replicación autónoma en la célula huésped, elevada capacidad de clonación, posibilidad de insertar
genes de grandes dimensiones junto elementos propios de control y unidades adicionales, con
mínima interferencia del genoma de la célula huésped. Pero su uso eficaz en el campo de la terapia
génica aún no se ha extendido por una serie de obstáculos: los cromosomas artificiales son moléculas
de ADN de tamaño considerable (50-10 Mb) difícilmente manipuladas por las técnicas convencionales
de biología molecular, por lo tanto su ensamblaje y transferencia se basan en un método largo,
laborioso e ineficiente, que requiere destreza especial que sólo personal experimentado es capaz de
obtener buenos resultados.
El equipo de Giulio Cossu, en colaboración con investigadores japoneses de la Universidad de Tottori,
está desarrollando un cromosoma humano artificial construido ad hoc, a fin de transmitir las
secuencias que codifican la distrofina, flanqueadas por las secuencias reguladoras, con el fin de
"corregir genéticamente" las células madre que tienen el gen de la distrofina mutado.
El cromosoma artificial representa una herramienta muy versátil para la terapia génica y celular,
dentro de el se puede insertar, o eliminar, a pedido toda una serie de unidades genéticas que sirven
para regular finamente la función del gen estudiado. Por ejemplo, además del gen de la distrofina y
sus secuencias reguladoras, el cromosoma artificial ideado para la DMD puede ser diseñado para
acomodar el gen que produce las células inmortales, que es capaz de diferenciar continuamente y
repoblar el músculo después del trasplante, o MyoD - un gen puede ayudar a la diferenciación de las
células madre en el músculo - o incluso varias copias de la misma secuencia codificante de la
distrofina, por lo que cada célula trasplantado en vez de hacer una proteína por unidad de tiempo
hace cinco. Nos enfrentamos a un cromosoma "a la carta" según lo definido por el mismo Giulio
Cossu. Todas estas estrategias de ingeniería genética tienen la intención de hacer que las células
trasplantadas produzcan grandes cantidades de distrofina y poder compensar de la mejor manera las
células defectuosas en los pacientes de DMD.
Esto es la base para el estudio de terapia génica y celular para la DMD iniciado por el equipo de Giulio
Cossu y financiado por el Parent Project Onlus para los próximos tres años. Los experimentos se
llevarán a cabo en ratones mdx (modelo de ratón de distrofia muscular): El cromosoma artificial se
manipulara en el laboratorio y después se insertara en mesoangioblastos tomados de pacientes con
DMD, estas células, "genéticamente corregidas" serán trasplantadas en ratones mdx
inmunodeficientes (usan ratones inmunodeficientes para abordar el problema de la respuesta
inmune cuando la distrofina humana se produce). El objetivo del proyecto es poder demostrar, en los
próximos tres años, que las células madre humanas corregidas por el cromosoma artificial pueden
formar distrofina en ratones distróficos e inducir beneficios a nivel de la función muscular.
Si los resultados son positivos, este estudio nos permitirá poner a prueba, en unos pocos años, estas
células también en los seres humanos y señalar el camino para el ensayo clínico de un tratamiento de
células madre autólogas para la DMD.
Un aspecto muy importante de este enfoque es también el hecho de que, en teoría, puede ser
aplicada a la totalidad de pacientes con Duchenne y Becker, independientemente del tipo de
mutación en el gen de la distrofina. Hablamos entonces de una terapia "universal” de todas las
mutaciones, de la más frecuente a la menos común.
Giulio Cossu es Director de la División de Medicina Regenerativa del Instituto Científico de la
Universidad San Raffaele de Milán, y profesor de Histología en la Universidad de Milán.
Parent Project Onlus financia la investigación de Giulio Cossu desde 1999.
Por Francesca Ceradini
Responsable Científico Parent Project Onlus
www.parentproject.it
Traducido y adaptado al Español por: Ricardo Rojas C