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Fibrosis quística
( Publicado en Revista Creces, Enero 1990 )
Tras una década de ardua y tesonera labor, investigadores canadienses identificaron la
falla genética que origina la fibrosis quística, una de las enfermedades genéticas más
prevalentes en la sociedad occidental.
Para muchos, la identificación del gen responsable de la fibrosis quística (FQ) ha sido el
hallazgo médico más importante de la década, tanto por la perspectiva de utilizar
prontamente una terapia génica como por su significado futuro en términos
diagnósticos y terapéuticos. La fibrosis quística es una de las dos mil enfermedades
genéticas descritas hasta el momento. Es absolutamente fatal y se presenta
prioritariamente en la raza caucásica. La enfermedad se expresa cuando se produce la
combinación de padres portadores, situación bastante poco frecuente, pero que eleva
las cifras de enfermos, en EE.UU., a 30.000. Cada año nacen en ese país 1.000 niños
con FQ, y se calcula que el número de portadores bordea los 12 millones.
Como toda enfermedad genética, se produce por una falla en un gen que codifica para
una proteína con una función determinada.
La expresión de la proteína anormal produce una alteración metabólica que provoca
finalmente la enfermedad. En este caso, el mal afecta a un tipo especial de tejidos
denominados "epitelios secretores", cuya función básica es el intercambio hidrosalino
entre la sangre y el exterior. Los órganos más fuertemente afectados por la
enfermedad son el pulmón, el páncreas y las glándulas sudoríparas. En la FQ este
proceso de intercambio se ve fuertemente disminuido, produciéndose secreciones del
tipo moco que bloquean el transporte de enzimas digestivas desde el páncreas al
intestino.
Como consecuencia de ello se originan quistes en el páncreas, uno de los rasgos más
distintivos de la enfermedad. También este moco facilita enormemente la infección
bacteriana del pulmón, y produce un sudor con una mayor concentración de sal, signo
que a menudo utilizan los médicos para su diagnóstico. Los pacientes difícilmente
sobreviven más allá de los 20 años y fallecen de infecciones pulmonares repetidas y
falla cardíaca.
Los primeros resultados que indicaban un real progreso en la búsqueda del origen de la
enfermedad surgieron hace cinco años, cuando científicos de las Universidades de
California y North Carolina descubrieron que la falla en el metabolismo hidrosalino que
caracteriza la FQ se debía a un bloqueo en el transporte del ion cloro a través de la
membrana celular, función que normalmente cumple el llamado canal del cloro. Esta
proteína, que forma parte integral de la membrana celular, regula, a través de un
proceso actualmente muy bien descrito, el paso de estos iones por la membrana.
Examinando muestras de enfermos con FQ, se demostró que el paso de cloro y agua
por la membrana celular estaba bloqueado, dado que el canal no se activaba (abría)
correctamente. Esto producía el espesamiento de las secreciones y la severa
sintomatología de la enfermedad. Sin duda, conocer la función celular específica que se
altera cuando se expresa la enfermedad fue un paso adelante muy importante; pero
desde el punto de vista de la terapéutica, quedaba un larguísimo camino que recorrer.
De hecho, quedaba lo más difícil: identificar el gen que codifica para esta proteínacanal. Con las técnicas actuales de la Biología Molecular, conociendo la estructura
primaria de una proteína (su secuencia de aminoácidos) y utilizando el Código
Genético, se puede reconstruir - en un trabajo arduo y complejo, dado que no existe
una equivalencia biunívoca entre las unidades estructurales, tanto del gen como de la
proteína - el gen desde el que la proteína se originó. Si ello se logra, o al menos si se
puede reconstruir una parte del gen para fabricar una "sonda", se ha dada otro paso;
pero aún queda lo más difícil: ubicar este gen en alguno de los 23 pares de
cromosomas de la especie humana.
Una aguja en un pajar
El gen que la FQ del mismo modo que el responsable de la distrofia muscular de
Duchenne, la enfermedad granulomatosa crónica, y el retinoblastoma, fue identificado
por una metodología denominada de “genética reversa”, pues el gen se localizó antes
de conocer la estructura (secuencia) completa.
Esta búsqueda presentó dificultades adicionales a las que normalmente tiene la
identificación de otros genes causantes de enfermedades genéticas. Esto, entre otras
razones, porque el defecto genético que provoca la FQ no produce modificaciones
estructurales en el cromosoma que porta el gen defectuoso. De este modo, los
genetistas no tuvieron la ventaja de sospechar anticipadamente de algún cromosoma
en particular, y la búsqueda debió ampliarse a la dotación cromosómica completa. De
allí que la identificación de este gen no sólo constituye un gran avance médico sino
además el justo premio a un trabajo tesonero que duró más de una década.
Una competencia sin tregua
Aproximadamente en 1980 dos grupos, uno del St. Mary Hospital, encabezado por Bob
Williamson, en Londres, y otro del Hospital for Sick Children en Toronto, a cargo de
Lap-CheeTsui, comenzaron la paciente recolección de sangre de pacientes con FQ y sus
familiares. De estas muestras se extrajeron las moléculas de DNA necesarias para la
búsqueda del gen.
Los primeros indicios se produjeron en 1985 cuando el grupo de Tsui asociado con la
empresa biotecnológica Collaborative Research descubrió un gen ubicado en el
cromosoma siete cuya secuencia se encontraba cerca del que - se presumía- era el gen
responsable de la FQ. Casi simultáneamente, Williamson en Londres ubicó otro gen del
mismo cromosoma que se encontraba aun más cerca del de la FQ que el propuesto por
Tsui. Ambos resultados se publicaron juntos en Nature el 29 de noviembre de 1985
dando por iniciada así una carrera sin tregua por identificar el gen maligno.
Estos dos resultados permitieron mejorar notablemente los procedimientos de
diagnóstico perinatal de la enfermedad. A partir de esa fecha, las parejas portadoras y
padres de un hijo con FQ pudieron conocer anticipadamente si los hijos futuros
nacerían enfermos. Todo esto dentro de un plazo de ocho semanas desde la
concepción, lo que les permitía decidir sobre un aborto terapéutico.
Los años siguientes fueron de un arduo trabajo y gran expectación. En abril de 1987 el
grupo de Londres publicó, de nuevo en Nature, el aislamiento de una serie de clones o
fragmentos de DNA que contenían la secuencia que hasta ese momento calificaba como
mejor candidato para corresponder al de la FQ. En St. Mary se pensaba que la
competencia estaba llegando a su fin y que los honores irían a Londres.
Lamentablemente, estudios posteriores mostraron que esta secuencia no tenía ninguna
diferencia con una similar extraída de enfermos FQ (esto es, no estaba mutada) y,
además, la estructura de la cadena de proteína que se podía predecir desde el gen
daba cuenta de una proteína de secreción y no de una de membrana, que era la que se
buscaba. Seis meses más tarde el grupo británico admitió que -efectivamente- el gen
propuesto por ellos no correspondía al de la fibrosis quística.
A todo esto, Tsui en Toronto estableció contactos con Francis Collins, un experto
explorador de genes que manejaba a la perfección las más recientes técnicas de mapeo
(chromosome "jumping") que permitirían ir más rápido en la búsqueda de la elusiva
secuencia.
En junio del año recién pasado Tsui y sus colaboradores vieron sus esfuerzos coronados
por el éxito. Luego de varios meses de intenso trabajo, lograron aislar 19 fragmentos
de DNA con los cuales lograron armar el rompecabezas y definir la secuencia del gen
tan largamente buscado. Luego se descubrió que el gen codifica para una proteína de
membrana de 1480 aminoácidos, denominada regulador de conductancia de
transmembrana en fibrosis quística (CFTR).
Una vez aislado el gen, fue posible ubicar una pequeña pero devastadora mutación que
daba cuenta de la enfermedad de aproximadamente un 68 por ciento de los pacientes.
La perdida de tan sólo un aminoácido parece perturbar la correcta unión de ATP a la
molécula de proteína. Lo que probablemente interfiera con el correcto funcionamiento
del canal ¿Qué se puede esperar de este hallazgo tan notable? Básicamente, una
pesquisa mucho mejor de los portadores de la enfermedad. Uno de cada 20 individuos
de raza caucásica porta una copia del gen defectuoso. Con la metodología actual, los
pacientes podrán aportar una pequeña muestra de DNA (producto de muestras de
sangre o de un simple lavado de la cavidad bucal) el que por comparación con el
fragmento purificado por Tsui determinará la condición de portador de un sujeto sano.
En una aproximación más auspiciosa, se han comenzado experimentos en células en
cultivo en las que se ha insertado el gen normal, de modo de ver si éste corresponde al
gen del canal del cloro En el evento de que esto resulte la etapa siguiente deberá incluir
un procedimiento para insertar el gen in vivo Collins y sus colegas piensan que el uso
de los aerosoles cargados de virus modificados genéticamente y que contengan el
equivalente normal del gen de la FQ podría ser una alternativa. El virus colonizaría los
pulmones donde produciría la proteína normal que regularizaría el transporte
hidrosalino en la célula. Todo esto corresponde al futuro pero no cabe duda de que la
meta nunca ha estado más cerca.
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl