Investigadores del Centro de Investigación Experimental y Clínica (ECRC), una institución conjunta del Max Delbrück Center y Charité – Universitätsmedizin Berlin, han desarrollado un enfoque prometedor de edición genética destinado a restaurar la función de una proteína esencial para la reparación muscular en pacientes con enfermedades de distrofia muscular. Los hallazgos se publican en la revista Nature Communications.
La proteína dysferlin es principalmente responsable de reparar las membranas celulares. Las personas con ciertas mutaciones en el gen que codifica para la dysferlin desarrollan distrofia muscular, un grupo de enfermedades de desgaste muscular que afectan a miles de personas en todo el mundo.
La profesora Simone Spuler y su equipo, liderado por la Dra. Helena Escobar en el Laboratorio de Miología del ECRC, han logrado extraer células madre musculares de dos pacientes con distrofia muscular de cinturón, corregir el error genético y restaurar proteínas dysferlin funcionales en cultivo celular. En nuevos modelos de ratón de la enfermedad, utilizaron el mismo proceso para recolectar células, editarlas y trasplantar las células corregidas de vuelta a los ratones, donde la función de la proteína se restauró y los músculos comenzaron a regenerarse.
Los hallazgos preclínicos dan confianza al equipo para avanzar a ensayos clínicos en humanos. Esto implicaría tomar células musculares de los pacientes, editarlas en el laboratorio y trasplantar las propias células del paciente de vuelta en músculos específicos. Los investigadores señalan que esta terapia no es una cura completa y estaría limitada a uno o dos músculos.
“Tenemos más de 600 músculos en nuestro cuerpo, y no es fácil apuntar a todos ellos”, dice Spuler. “Estamos comenzando de manera muy humilde con el objetivo de uno o dos músculos. Pero si esta terapia funciona, sanará el músculo.”
Durante casi 20 años, Spuler y sus colaboradores han estado trabajando para comprender la dysferlin, su papel en la distrofia muscular y las formas de curar estas enfermedades hereditarias raras pero devastadoras. En el caso de la distrofia muscular de cinturón, la deterioración muscular es progresiva y los jóvenes adultos pierden la capacidad de caminar y el uso normal de sus brazos y manos.
“Pasas de ser un buen atleta en tu adolescencia a estar en una silla de ruedas a los 40”, dice Spuler, quien ve esto de primera mano con sus pacientes en una clínica ambulatoria en el ECRC.
Escobar, primera autora y bióloga molecular en el laboratorio de Spuler, ha estado trabajando en métodos para recolectar células madre musculares de pacientes y utilizar herramientas de edición genética para corregir mutaciones. “Comenzamos con una mutación más común para ayudar a la mayor cantidad de pacientes posible”, dice Escobar.
Para corregir la mutación de la dysferlin, Escobar utiliza CRISPR-Cas9, que a menudo se describe como “tijeras de edición genética” y por el cual se otorgó un Premio Nobel en 2020. Las tijeras moleculares se guían a un lugar preciso a lo largo de una molécula de ADN y luego la cortan, obligando a la célula a reparar el ADN.
El objetivo es que la mutación se corrija durante el proceso de reparación, resultando en un gen funcional adecuado. Los investigadores probaron su sistema de edición en varios modelos celulares, todos con resultados muy similares: funcionó con una alta tasa de éxito y consecuencias no intencionadas mínimas.
Notablemente, la edición no resultó en una coincidencia exacta con la secuencia genética deseada y hubo cuatro cambios en la proteína dysferlin generada. El equipo realizó un análisis exhaustivo de los cambios en colaboración con el profesor Oliver Daumke, quien dirige el Laboratorio de Biología Estructural de Procesos Asociados a Membranas en el Max Delbrück Center.
“Incluso con estos cuatro cambios, la proteína generada es muy similar en función a la de tipo salvaje, que es la versión que vemos en individuos sanos. Se localizó a lo largo de las membranas celulares dañadas y el músculo se regeneró”, dice Escobar.
Como parte de este proyecto, los investigadores desarrollaron un nuevo modelo de ratón en colaboración con el Dr. Ralf Kühn, quien dirige el Laboratorio de Ingeniería Genómica y Modelos de Enfermedades en el Max Delbrück Center. El modelo de ratón imita de cerca la mutación específica de la dysferlin y la enfermedad resultante, y permitió a los investigadores evaluar cómo funciona la terapia completa: tomar células madre musculares, corregirlas y trasplantar las células de nuevo. Especialmente querían aprender si el sistema inmunológico rechazaría las células o atacaría las proteínas dysferlin generadas.
“No vimos una respuesta inmunitaria contra las células trasplantadas o las proteínas generadas, lo cual es prometedor para llevar esto a un ensayo clínico”, dice Spuler.
El equipo ahora busca fondos para iniciar el primer ensayo clínico en humanos. Si el ensayo tiene éxito, aún pasarán muchos años antes de que esté ampliamente accesible.
Simone Spuler y Helena Escobar son co-inventoras de una solicitud de patente pendiente sobre la edición genética de células madre musculares humanas. Spuler es cofundadora de MyoPax GmbH y MyoPax Denmark ApS.