Corrigen gen de la miocardiopatía hipertrófica en embriones humanos

Por Alejandra Folgarait

En un trabajo pionero que ha despertado controversias y aplausos por igual, un grupo de investigadores de Estados Unidos, Corea y China utilizó por primera vez la novedosa técnica genética CRISPR en embriones humanos para corregir una mutación genética causante de miocardiopatía hipertrófica.

La “edición” de un gen in vitro logró reparar la mutación causante de la enfermedad cardíaca hereditaria en todas las células de embriones humanos experimentales. Si bien los embriones “corregidos” no fueron implantados en úteros, el experimento constituyó una prueba de que la terapia genética es viable en células germinales (óvulos y espermatozoides) y embriones tempranos. En el futuro, este procedimiento podría aplicarse para garantizar que las mutaciones genéticas de una persona no pasen a la siguiente generación, evitando la herencia de algunas de las 10.000 enfermedades provocadas por mutaciones en un solo gen, entre las que se encuentran ciertas cardiopatías y arritmias, la beta-talasemia y la fibrosis quística.

El revolucionario trabajo, liderado por Shoukhrat Mitalipov, director del Centro de Terapia Genética y Embriología Celular de la Oregon Health & Science University (OHSU), fue publicado en la revista científica Nature el 2 de agosto pasado, aunque el rumor del logro ya había circulado por redes sociales en los días previos.

No era para menos. Hasta poco tiempo atrás, la terapia génica estaba enfocada en reparar anomalías del ADN presentes en células somáticas. La manipulación de genes en gametas quedaba por fuera de la ley en la mayoría de los países, debido a los temores despertados por la clonación hace más de una década. Pero el reciente desarrollo de una técnica sencilla y efectiva para editar el ADN –conocida por las siglas CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) y basada en la acción de enzimas de la familia Cas- modificó el escenario científico.

Primero la CRISPR fue probada en células y modelos animales para cortar y reparar el ADN en lugares muy específicos. Ahora, llegó a los embriones humanos de la mano de Mitalipov, quien clonó los primeros monos del mundo en 2007. Con su flamante trabajo en embriones humanos, el científico nacido en Kasakhstán dio un primer paso para concretar el sueño de eliminar las enfermedades hereditarias de raíz. No falta quien deslice que este experimento también abrió la puerta al diseño genético de bebés con características físicas o mentales “mejoradas”. Pero lo cierto es que, hasta el momento, Mitalipov sólo trabajó en cigotos in vitro con el fin de reparar un defecto ligado a una enfermedad.

“Hemos logrado corregir con gran eficiencia y especificidad el gen mutado que causa la miocardiopatía hipertrófica en embriones humanos”, confirma Jin Soo Kim, director del Centro de Ingeniería Genómica del Institute for Basic Science (IBS), de Corea del Sur, quien fue parte del equipo que hizo el experimento. El colega de Mitalipov reconoce que el tema es muy sensible, ya que implica manipular el genoma humano de manera que tenga efecto en las siguientes generaciones. Algo prohibido por las leyes de varios países, y que todavía presenta muchas dudas sobre eficacia y seguridad.

Si se comete un error en el proceso de “corte” del ADN, o si la edición mediante CRISPR dispara cambios negativos en otros genes –dando lugar, por ejemplo, a un cáncer-, el ser humano podría nacer con una patología mayor a la que se intentaba remediar. Más aún: el niño “editado genéticamente” podrá transmitir el error a sus descendientes. “La aplicación de esta tecnología a la práctica clínica requerirá no sólo más investigación sino también consenso social”, admite Kim.

En principio, la noticia fue recibida con enorme entusiasmo por los científicos. “El trabajo publicado por Mitalipov y sus colegas representa un avance científico muy significativo”, señala Alejandra Guerchicoff, especialista en cardiología molecular y profesora asistente del Mount Sinai Medical Center. “La técnica CRISPR se ha usado en experimentos de cultivo de células y en animales tanto para investigación de enfermedades de origen genético como para terapia génica. En este caso, básicamente consiste en el reemplazo de las partes anormales del ADN, responsables de la enfermedad, por secuencias normales. La técnica que presenta el trabajo de Mitalipov aumenta la eficiencia del reemplazo genético al 72.4%. Pese a que hay sólo tres trabajos publicados en embriones humanos, ya se están llevando a cabo estudios clínicos, lo que significa un gran avance para poder establecer una futura aplicación terapéutica de la técnica CRISPR”, afirma la bióloga argentina desde Estados Unidos.

“Es indudable que la técnica ligada a edición genética constituye uno de los hitos científicos de nuestra era”, evalúa el cardiólogo Diego García Giustiniani, miembro del Grupo de Investigación Cardiovascular (GRINCAR) de la Universidad de A Coruña, en España. “Este estudio es el primero en relación a enfermedades cardíacas hereditarias, como las denominadas genéricamente ´miocardiopatías sarcoméricas´, que incluyen a la miocardiopatía hipertrófica”, describe el cardiogenetista argentino. “Los autores han mostrado resultados muy positivos en relación a algunos de los inconvenientes que habían sido previamente descritos para esta técnica. De todos modos, esta modificación en la técnica que proponen los autores requeriría estudios de replicación para poder ser validada y aceptada definitivamente en el ámbito científico”, advierte García, quien también es asesor de la empresa Health in Code.

“Es sin duda un gran avance científico, pero es importante no crear demasiadas expectativas entre los pacientes afectados, dado que faltan varios estudios de investigación antes de implementar su uso en la práctica clínica”, apunta Adrián Fernández, ex director del Consejo de Cardiología Clínica de la SAC. “Por otra parte, aún queda un largo camino por recorrer, dado que se abre un gran debate internacional sobre este tema en relación a consideraciones éticas, filosóficas, religiosas y médico-legales”, agrega el también director del Consenso Argentino de Miocardiopatía Hipertrófica 2016.

Mutación reparada

Alrededor de 1 en cada 500 personas padece miocardiopatía hipertrófica hereditaria, una alteración estructural del corazón que puede generar insuficiencia cardíaca y muerte súbita. Se estima que el 40% de las miocardiopatías hipertróficas familiares se deben a mutaciones en el gen MYBPC3 (cardiac myosin-binding protein C), ubicado en el cromosoma 11 de las células.

El MYBPC3 es un gen que contiene las órdenes para fabricar una proteína que contribuye al mantenimiento estructural del corazón y a la regulación de la contracción y relajación del músculo cardíaco. Una pequeña anomalía en las bases en el ADN del gen MYBPC3 altera la producción de la proteína y puede provocar una miocardiopatía hipertrófica. Si un miembro de una pareja padece la mutación en sus células, el 50% de sus hijos tiene riesgo de heredarla.

“Existe un grupo de genes de los que existe evidencia científica robusta de asociación con miocardiopatía hipertrófica. Por sus características, la mutación que estudian los autores del artículo publicado en Nature podría ser responsable del evento de muerte súbita en portadores en general, incluyendo atletas”, señala el cardiogenetista. “En este sentido, identificar la condición de portador en forma precoz es un hecho fundamental, ya que estas enfermedades suelen manifestarse a partir de la adolescencia, momento en que el deportista comienza su práctica intensiva”.

Para evitar la transmisión de esta mutación de padres a hijos, actualmente se pueden utilizar técnicas de diagnóstico genético pre-implantatorio (PGD, por sus siglas en inglés) durante procedimientos de fertilización in vitro. De esta manera, se seleccionan los embriones que no tienen la mutación para implantarlos en el útero materno, descartando al resto.

Pero la técnica CRISPR-Cas9 podría evitar el descarte de embriones enfermos durante la fertilización asistida. Como si fuera una tijera molecular, y con una porción de ARN como una suerte de “GPS” para ubicar el lugar preciso de incisión, la proteína Cas9 corta el ADN cerca del sitio de la mutación. Este corte activa entonces diversos mecanismos de reparación celular. La célula puede reponer las bases normales del gen según el modelo ofrecido por una plantilla de ADN sintético que se introduce junto con el sistema CRISPR. O, como sorprendentemente ocurrió en el experimento de Mitalipov, el óvulo puede utilizar su copia sana del gen para fabricar una nueva secuencia de ADN y rellenar el hueco dejado por el corte. En cualquier caso, gracias al sistema CRIPSR-Cas9, la mutación se elimina y el gen vuelve a funcionar normalmente.

Tres estudios previos realizados en China ya habían mostrado que la técnica era viable en humanos, pero podía generar peligrosos errores en el genoma editado. Ahora, el trabajo de Mitalipov muestra que la CRISPR podría ser segura y eficiente para reparar tempranamente errores genéticos.

Experimento impactante

Para hacer sus experimentos en Estados Unidos, Mitalipov y sus colegas utilizaron óvulos sanos donados por mujeres y espermatozoides provenientes de un hombre con la mutación MYBPC3, actualmente tratado con medicación antiarrítmica y con un desfibrilador implantado.

Mediante la introducción del sistema Cas9 y un espermatozoide dentro del óvulo en un momento temprano del proceso de fertilización in vitro, los investigadores consiguieron que la mutación del ADN fuera reparada en 42 de 58 embriones (72,4%). En el 27,6% de los embriones, sin embargo, el mecanismo de reparación del óvulo introdujo o eliminó bases de ADN cerca del corte.

Uno de los mayores logros del equipo científico fue que todas las células de los embriones resultaran modificadas, evitando el mosaicismo que usualmente se presenta con las técnicas de terapia génica. El 50% de los embriones editados progresó al estadio de blastocisto. A los tres días, fueron descartados por los investigadores.

¿Cuál será el impacto de este avance científico en la Cardiología? ¿Podrán las enfermedades hereditarias ser reparadas en el futuro antes de que el embrión tenga más de una célula?¿Quién regulará los alcances de esta técnica y velará por un acceso equitativo a sus beneficios?

“Teóricamente, se podrían eliminar las enfermedades cardíacas hereditarias mediante la técnica CRISPR y sus modificaciones”, afirma Marianna Guerchicoff, presidente para Argentina de SADS Foundation (Sudden Arrhthymia Death Syndromes Foundation). “Sin embargo, toda nueva técnica de manipulación de embriones humanos requiere considerar no sólo el éxito técnico sino también los aspectos éticos, sociales y religiosos de su aplicación, y sus consecuencias. Es un debate fantástico que, como comunidad médica, debemos encarar”, se entusiasma la cardióloga infantil de la SAC.

“Si bien la miocardiopatía hipertrófica afecta a mujeres y hombres de todas las edades, esta mutación genética causa muerte súbita en personas jóvenes”, recuerda Sanjiv Kaul, profesor de Medicina Cardiovascular en la OHSU. “Esta mutación podría ser eliminada de una familia en una sola generación”, enfatiza el cardiólogo, que participó en el experimento que trepó a las primeras planas de todo el mundo esta semana.

Para Marianna Guerchicoff, “en el caso de una miocardiopatía hipertrófica de origen genético, se justificaría utilizar esta técnica en el estadio embrionario una vez que los estudios clínicos de laboratorio hayan demostrado su eficacia y seguridad en humanos, ya que el reemplazo o corrección del gen anormal en el individuo afectado (nuevo hijo/hija) evitaría en un 100% el desarrollo de la enfermedad, que puede causar muerte súbita o insuficiencia cardíaca severa y actualmente no tiene cura sino tratamiento paliativo”, dice la asesora genética en Cardiología.

No todos los especialistas están de acuerdo. “En mi opinión –dice Diego García-, el MYBPC3 en particular no representa un gen prioritario para edición. La edición genética no es un procedimiento inocuo y puede producir efectos indeseados y muchas veces impredecibles, como ha sido previamente demostrado”, advierte el cardiogenetista argentino desde España.

“Si bien constituye una de las principales causas de muerte súbita en individuos jóvenes, la miocardiopatía hipertrófica tiene una incidencia de muerte estimada menor al 0,5% anual. Es decir, la mortalidad en términos absolutos es baja”, agrega García. “Utilizar embriones humanos para experimentación supone un dilema ético. En mi opinión, sería aceptable experimentar con ellos para estudio de enfermedades con tasas de mortalidad mucho más elevadas quela miocardiopatía hipertrófica, o en individuos ya desarrollados con enfermedades genéticas pasibles de terapia génica. Creo que no es ético «sacrificar» un embrión humano para experimentar con enfermedades cuya mortalidad asociada puede prevenirse sustancialmente luego de un correcto diagnóstico y seguimiento clínico”, dice el cardiólogo.

Cautela

“La edición genética recién está en la infancia, de modo que, aunque este esfuerzo preliminar resultó seguro y efectivo, es crucial que avancemos con la mayor de las cautelas, prestando gran atención a las consideraciones éticas”, subraya el bioquímico Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor del Instituto Salk y co-autor del estudio.

Por su parte, el cardiólogo argentino Adrián Fernández destaca que existen diferentes genes que pueden producir miocardiopatía hipertrófica. “Por eso es importante transmitirles a los pacientes que actualmente sabemos que la miocardiopatía hipertrófica, más que una enfermedad, es un conjunto de enfermedades que tienen como denominador común un engrosamiento anormal del miocardio”.

“La forma de presentación, manifestaciones clínicas, evolución y pronóstico de la miocardiopatía pueden ser completamente diferentes en las distintas familias afectadas. Por lo tanto, podemos concluir que todavía son necesarios más estudios para demostrar que esta técnica de modificación genética de embriones humanos es realmente efectiva. De ser así -dice el especialista de la SAC- es muy probable que se aplique bajo determinados circunstancias, evaluando su conveniencia y utilidad en cada caso en particular”.

Será preciso superar muchas barreras legales y regulatorias, además de científicas, antes de aplicar la edición genética en la clínica. No se ha probado que los embriones humanos puedan ser implantados y nacer sanos tras el uso de CRISPR-Cas9. Además, en Estados Unidos está prohibido financiar con dinero público este tipo de investigaciones con embriones humanos y ni siquiera se podría probar el procedimiento en un ensayo clínico. Pero los límites de la ciencia no son inflexibles.

De hecho, un reciente informe, elaborado por Academias de Ciencias de Estados Unidos, abrió la puerta al experimento que ahora se hizo famoso. También se están realizando ensayos con embriones experimentales en China y Gran Bretaña. ¿Seguirá el resto de los países limitando estas investigaciones?

“Es importante que la gente comprenda que esta es una tecnología poderosa que tiene el potencial de hacer mucho bien, resolver problemas de la vida real no sólo en medicina sino también en agricultura y biología sintética”, señala Jennifer Doudna, la bióloga norteamericana que desarrolló, junto con una colega francesa, la técnica CRISPR-Cas9. La investigadora de University of California en Berkeley reclama una discusión social amplia de los riesgos y beneficios antes de proseguir en la edición genética de seres humanos. El debate ya empezó y es difícil prever dónde terminará.