Hace
unos días se han hecho públicos los resultados de un prometedor trabajo
encabezado por investigadores del Hospital Infantil de Boston y la Facultad de
Medicina de Harvard, que ha conseguido recuperar, utilizando terapia génica,
parte de la audición de ratones sordos. El artículo, que ha merecido la portada
de la prestigiosa revista Science Translational Medicine, promete abrir un
abanico terapéutico para el tratamiento de la sordera genética en los seres
humanos.
La
pérdida de audición objeto del estudio tiene que ver con el fallo de las
células sensoriales primarias del oído interno conocidas como células ciliadas.
Alojadas en el órgano de corti, su función es convertir los estímulos mecánicos
(las ondas sonoras producidas por la vibración del aire) en señales eléctricas
que se transmiten a las neuronas postsinápticas del cerebro a través del octavo
par craneal. El correcto funcionamiento de estas células es esencial tanto para
la propia tarea de oír como para el mantenimiento del equilibrio(1). Un dato a
destacar es que estas células carecen de la capacidad de regenerarse, por lo
tanto, cuando sufren un daño o se produce su muerte, nos encontramos con una
pérdida progresiva e irreversible de la audición.
En la
actualidad, este tipo de sordera se trata con el empleo de audífonos o bien con
implantes cocleares, aunque sólo proporcionan una recuperación incompleta de la
función auditiva en un número limitado de pacientes.
Lo que
los investigadores pretenden con esta línea de investigación es demostrar la
efectividad de la terapia génica como medio para recuperar la audición en los
pacientes con sordera debida a unas mutaciones concretas.
- Sordera
genética
Los
científicos han empleado ratones (Mus musculus) que poseen una mutación en el
gen coclear de la transmembrana 1 (Tmc1). Las mutaciones que presentamos los
seres humanos en este gen (TMC1) —hasta
la fecha se han identificado 40 mutaciones— son responsables de entre un 4 y un
8% de los casos de sordera genética. La mayoría de estas mutaciones son
recesivas (lo que significa que se precisan dos copias mutadas del gen para que
se exprese la enfermedad): los niños con dos copias mutantes del gen TMC1
presentan una pérdida auditiva profunda desde una edad muy temprana, por lo
general alrededor de 2 años. Se trata por tanto de una sordera prelocutiva o
prelingual que aparece antes del desarrollo del lenguaje. Por otro lado, al
menos cinco de estas mutaciones son dominantes y provocan una pérdida de
audición progresiva que se inicia durante los años de la adolescencia, lo que
permite que haya ventanas de oportunidad para una intervención clínica.
Aunque
la función molecular precisa del gen TMC1 no está clara, hay consenso en que
tanto este gen como su ortólogo, el gen TMC2, afectan a las propiedades de
permeabilidad de los canales de transducción sensorial en las células ciliadas
auditivas, y es probable que formen parte de los propios canales. En este
sentido, los ratones que presentan deficiencias en los genes Tmc1 y Tmc2
carecen de transducción sensorial, es decir, les falla el proceso por el que
una célula recibe y actúa sobre una señal externa y la transporta para
estimular una respuesta específica. Aunque las células ciliadas presentan una
morfología normal, la señal sensorial es incapaz de llegar al cerebro para su
correcto procesado. En definitiva, estos ratones son completamente sordos, y
además sufren graves disfunciones en el equilibrio.
El
conjunto de la investigación se ha llevado a cabo con dos tipos de ratones
mutados: una cepa presentaba el gen Tmc1 completamente eliminado, empleándose
como modelo para estudiar la pérdida auditiva recesiva en los seres humanos
(DFNB7/B11) debida a mutaciones que provocan la pérdida de función del gen
TMC1. La otra variedad, llamada Beethoven (Bth), se emplea para el estudio de
la forma dominante de sordera. Los ratones Bth retienen la transducción
sensorial, pero ven reducida la permeabilidad del calcio que provoca una
sordera progresiva que comienza entre los 5 y 10 años y se convierte en
profunda en 10 o 15 años (de ahí que sean un modelo excelente para la pérdida
de audición dominante progresiva en los seres humanos (DFNA36) que presentan
una sustitución idéntica en la posición ortóloga (p.M418K) del gen TMC1
humano).
Es
importante señalar que los ratones son, hoy por hoy, el mejor modelo donde
reproducir las enfermedades humanas. En el año 2002 el Consorcio para la
Secuenciación del Genoma del Ratón publicó la secuencia completa de su genoma
compuesta por 2.600 millones de pares de bases(2). Se estima que el genoma del
ratón contiene cerca de 30.000 genes, aproximadamente los mismos que nuestra
especie y, lo que es más importante, el 99% de ellos tiene su homólogo humano.
En definitiva, el estudio con ratones constituye una herramienta clave para
entender el funcionamiento de nuestro genoma y, por ende, de muchas de nuestras
enfermedades, a pesar de que hay que tener en cuenta que muchos procesos son
completamente diferentes(3).
- ¿Cuál
es la técnica que se ha empleado?
Uno de
los principales obstáculos a los que se enfrenta cualquier terapia génica es
lograr que la copia funcional del gen que se quiere introducir en el hospedador
se exprese, es decir, funcione, y además que lo haga en el lugar correcto.
Estudios
previos ya habían utilizado vectores adenovirales (AAV por sus siglas en
inglés) para esta tarea: se toma un cromosoma vírico en cuyo genoma se inserta
un fragmento de ADN extraño —en este caso una copia funcional del gen Tmc1—
para introducirlo en la célula hospedadora. En estos trabajos se utilizó el
vector in vitro para introducir la secuencia de codificación para los genes
Tmc1 o Tmc2 en las células ciliadas que se habían extirpado previamente de
ratones deficientes en Tmc1 y Tmc2. Estos experimentos demostraron una
recuperación parcial de la transducción sensorial en dichas células.
Lo
novedoso del artículo que venimos analizando es que los investigadores han
ampliado estos estudios a un entorno in vivo y diseñado vectores AAV (AAV1 y
AAV2) que permiten introducir la secuencia codificante para los genes Tmc1 o
Tmc2 mediante una inyección directa en los oídos de los ratones. Estos vectores
virales adenoasociados se introducen junto a un promotor (cuya función es la
activar o desactivar un gen determinado) que permite que el gen se transcriba
únicamente en las ya citadas células ciliadas.
 |
| A través de este órgano, se inyecta el gen. |
- ¿Cuáles
han sido los resultados?
Los
resultados obtenidos indican que la inyección de copias sanas del gen Tmc1 a
través de la membrana del tímpano permite la expresión de las copias
funcionales del gen en los órganos del oído interno, y con ello, se logra
restaurar la función de las células sensoriales.
Además,
han demostrado que los genes Tmc1 y Tmc2 son funcionalmente redundantes, por lo
que cualquiera de ellos puede recuperar la transducción sensorial y la función
auditiva parcial in vivo en los ratones que portan mutaciones del gen Tmc1
recesivas (esto se ha logrado únicamente en las células ciliadas internas).
En
definitiva, podemos dar cuenta de los siguientes resultados:
- En el modelo de sordera recesiva, la
terapia génica con el gen TMC1 logró restaurar la capacidad de las células
ciliadas para responder a los sonidos. Pero esta recuperación fue parcial:
cuando los vectores se inyectan a través de la membrana de la ventana redonda
en el oído interno, la recuperación de la función celular se limitó a las
células ciliadas internas (IHCs por sus siglas en inglés). Por otro lado, en
las células ciliadas externas (OHCs) hubo una escasa expresión de los genes
exógenos después de la inyección de cuatro vectores diferentes. Como todos los
vectores son capaces de impulsar la expresión del gen exógeno en las células
estudiadas in vitro, parece que la diferencia con el proceso in vivo tiene que
ver con un acceso limitado del virus a la superficie apical de las mismas. Por
lo tanto, para alcanzar las células ciliadas externas se precisan nuevas
estrategias de entrada de los vectores. En cualquier caso, se recuperaron las
respuestas auditivas provocadas del tronco encefálico (BAER) en más del 50% de
los ratones sordos, lo que indica que se produce una transmisión satisfactoria
de la información auditiva desde la cóclea hasta el cerebro. Sin embargo, los
umbrales de audición de las respuestas auditivas se elevaron en relación con
los niveles de los ratones de tipo silvestre. Es decir, se necesita un sonido
más alto para que se produzca la audición, lo que indica una recuperación
incompleta de la función auditiva. Este aumento del umbral de audición quizás
se deba a la falta de recuperación de la función de las células ciliadas
externas como hemos señalado más arriba.
- En el modelo de la sordera dominante, la
recuperación de la función auditiva también fue limitada. Sobre la base de las
mediciones por investigaciones previas de la transducción sensorial y de la
permeabilidad de calcio en ratones que presentan de forma silvestre los genes
Tmc2, Tmc1, o Tmc1-Bth, se ha descubierto una reducción significativa de la
entrada de calcio en las células ciliadas internas que presentan la mutación
Bth; mientras que las células ciliadas del gen Tmc2 presentaron una entrada
alta de calcio. La hipótesis actual es que se necesitan niveles adecuados de
entrada de calcio para el mantenimiento y la supervivencia de las células
ciliadas internas.
- Lo que quizás revista más importancia es
que los ratones sordos recuperaron su capacidad de oír. Para probar la función
auditiva, los investigadores midieron los reflejos de sobresalto: colocaron a
los ratones en una “caja de sobresalto” donde sonaban pulsos fuertes de sonido.
Un ratón con el gen Tmc1 mutado (completamente sordo) se queda sentado
tranquilamente, mientras que los ratones tratados con la terapia génica dan
saltos (se sobresaltan) como lo hace un ratón normal. Estas respuestas
persistieron hasta 60 días (el tiempo máximo durante el que se hicieron las
pruebas). El alcance de la recuperación de la respuesta auditiva en ratones
Beethoven fue menor que la recuperación de las otras cepas, lo que sugiere que
puede haber un umbral mínimo necesario para lograr respuestas de comportamiento
a sonidos fuertes. De esto se deduce que cualquier terapia dirigida a la
recuperación de la función auditiva en la sordera genética dominante humana
(DFNA36) exigirá el desarrollo de estrategias alternativas a las planteadas
aquí, quizás mediante la supresión del alelo dominante.
- Del
estudio:
- En conclusión, los datos proporcionan una
convincente prueba preliminar de eficacia que demuestra que el aumento de la
expresión genética en un modelo murino de DFNB7/11 es eficaz en la recuperación
de la función celular in vitro tanto en las células ciliadas internas como en
las externas, la recuperación de la función de las células ciliadas internas in
vivo, la recuperación parcial de los niveles de función de los sistemas in
vivo, y la recuperación de los reflejos de sobresalto acústicos a nivel de
comportamiento. La recuperación de las respuestas auditivas del tronco
encefálico y las respuestas al sobresalto probablemente fue resultado directo
de la recuperación de la transducción sensorial de las células ciliadas
internas a nivel celular y sugiere que la reexpresión del gen Tmc1 puede
restaurar la función auditiva en todos los niveles.
Fuente: Science Translational Medicine