La caida y el ascenso de la terapia génica

De: http://www.wired.com/2013/08/the-fall-and-rise-of-gene-therapy-2/all/

por Carl Zimmer

agosto de 2013

Rara vez se desmorona el trabajo de toda una vida en una sola semana, pero le pasó a James Wilson. Los primeros atisbos de la ruina inminente llegaron un martes por la mañana el 14 de septiembre de 1999 mientras estaba sentado en su oficina en la Universidad de Pennsylvania. En su papel como fundador y director del Instituto Penn para Terapia Génica Humana, Wilson fue uno de los investigadores más destacados en el campo emergente, que buscaba poner genes en pacientes para reparar su ADN dañado.

Wilson y sus colegas estaban reclutando los pacientes finales para un ensayo clínico de dos años, el objetivo final siendo el tratamiento de un trastorno poco frecuente pero devastador.  Llamado OTCD o deficiencia de la ornitina, el trastorno genético hace que sus víctimas no puedan procesar el nitrógeno en la sangre. Se crea nitrógeno cuando la proteína se descompone, por lo que la sangre de los enfermos OTCD se envenena cuando comen alimentos ricos en proteínas: una mordida de un perrito caliente puede provocar un estado de coma. Como resultado, sólo la mitad de los niños nacidos con OTCD — estimado en aproximadamente uno de cada 80.000 bebés en los EE.UU., o 50 niños por año — sobreviven hasta la edad de 5 años. Para tratar esta enfermedad,Wilson y sus colegas esperaban dar una copia funcional del gen defectuoso que llevan los que la sufren. Para lograr esto, diseñaron un virus que llevaba el gen funcional; después de exitosas pruebas del virus en ratones, se puso en marcha un ensayo clínico para probar su seguridad en humanos que sufren de OTCD.

Este martes por la mañana, Wilson recibió una llamada de uno de los nuevos pacientes en el ensayo,  Jesse Gelsinger, de 18 años de edad, de Arizona. Después de que Gelsinger recibiera su dosis del virus el lunes, su temperatura subió rápidamente a 104,5 grados — un hecho no sorprendente, dado que los 17 pacientes anteriores tenían cada uno sintomatología catarral después de su tratamiento. Pero a la mañana siguiente, había una noticia peor: sus pruebas de sangre mostraban niveles anormalmente elevados de factores de coagulación. Parecía como si el cuerpo del joven fuera preso de la inflamación. “Esa fue la primera señal”, recuerda Wilson, en un tono de lamento compuesto, “que las cosas estaban yendo en una dirección diferente.”

Durante las próximas 48 horas, la condición del adolescente se deterioró. Su piel y ojos se volvieron de un color amarillo indicando ictericia, una señal de que su hígado había sido dañado. Fue trasladado a la unidad de cuidados intensivos. Su cuerpo estaba hinchado por inflamación. Debido a un conflicto de intereses financieros (Genovo, una compañía de biotecnología que proporcionaba fondos para la investigación en la terapia génica de Penn, también había adquirido los derechos exclusivos de licencia de patentes de Wilson) al investigador no se le permitió tener ningún contacto con los participantes. Y así fue apartado, recibiendo actualizaciones cada vez más graves a través del teléfono, escuchando como su triunfo científico se derrumbaba en tragedia.

Cuatro días después de la inyección de Gelsinger, justo antes de la reunión ordinaria del equipo OTCD, el colega de Wilson, Steven Raper, quien fue el investigador principal del ensayo, sacó a Wilson a un lado y confirmó lo peor. Gelsinger, un joven que se había ofrecido voluntariamente para el estudio para ayudar a salvar a niños que estaban en mucho peor estado que él — estaba con asistencia vital, sin esperanza de recuperación. Juntos, los dos hombres informaron a su equipo.  Todos los asombrados médicos, enfermeras y científicos sabían lo que esto probablemente quería decir: no sólo la muerte de un hombre joven, sino un abrupto final a la totalidad de su ensayo, que habían esperado podría haber eventualmente ayudado a salvar las vidas de miles de niños.

Después de la reunión , Raper regresó a la habitación de Gelsinger, donde se reunió a la familia del paciente. Ellos casi no lo podían reconocer debido a su horrible ictericia e inflamación. Dieron su asentimiento al especialista de cuidados intensivos para apagar las máquinas que eran lo único que mantenía vivo el adolescente.

“Todos estábamos conmocionados y perdidos”, recuerda Guangping Gao, un microbiólogo que en ese momento era director asociado del centro Penn de terapia génica. Pero Wilson dijo al equipo que tenía trabajo que hacer. “Como profesionales, teníamos que ir más allá de las emociones de ese momento”, dice. “Teníamos que centrarnos en hacer todo lo que podíamos — cada muestra, cada hipótesis, para resolver esto.”

En los meses siguientes, el equipo de Wilson empezó a investigar la muerte de Gelsinger. Pero ellos mismos estaban ahora bajo investigación. Penn comenzó a estudiar las actas del ensayo, en busca de errores y descuidos. La FDA puso en marcha su propia investigación; los Institutos Nacionales de la Salud convocaron a Wilson a una audiencia; un subcomité del Senado se reunió para discutir los riesgos y beneficios de la terapia génica. A raíz de la extensa cobertura de los medios sobre la muerte y la investigación, la imagen pública de la terapia génica tomó un cariz siniestro. La familia de Gelsinger se enfureció mientras aprendían detalles del ensayo que no se habían dado a conocer a ellos: el hecho de que Wilson mantenía capital en Genovo y que algunos de los animales en sus pruebas habían sufrido efectos secundarios tóxicos, incluso mortales, de sus inyecciones. (Los investigadores no creían que las muertes de los animales eran relevantes para la seguridad de los ensayos en humanos, debido a que los animales habían recibido dosis mucho más altas de virus.) “Este lamentable estado de cosas es inaceptable”, escribió Donna Shalala, entonces secretaria del Departamento de Salud y Servicios Humanos, en el New England Journal of Medicine.

Pronto Wilson fue escenario de las demandas. La familia Gelsinger le demandó, junto con los dos investigadores principales del ensayo, junto con la universidad y otros; el caso fue resuelto en 2000 en términos no revelados. El Departamento de Justicia demandó también, en un caso en el cual no se llegaría a un acuerdo hasta 2005.

Como consecuencia de esta semana fatídica, la carrera de Wilson –y con ella todo el campo de terapia genética — entró en caída libre. Como parte del castigo impuesto por el gobierno, a Wilson se le prohibió trabajar en ensayos clínicos humanos regulados por la FDA durante cinco años. Él dimitió de su cargo al frente del Instituto de Terapia Genética Humana, permaneciendo como profesor en Penn. Poco después el propio instituto se disolvió. Para agravar el manto de la muerte de Gelsinger, el desplome de las puntocom acabó con el dinero de la biotecnología que se había comprometido a impulsar nuevas empresas de terapia génica. En septiembre de 1999, la terapia génica parecía estar en la cúspide de un gran avance en la medicina. A finales de 2000, parecía como un cuento con moraleja de extralimitación científica.

La mayoría de la gente se habría dado por vencida. Los científicos y los inversores estaban abandonando la terapia génica. A Wilson se le prohibió la realización de ensayos en pacientes. Pero no lo podía dejar pasar. Así que eligió un nuevo camino y una nueva manera de ser un científico. Y en el proceso, ha ayudado a que la terapia génica resurgiese de entre los muertos.

 

El camino de Wilson como joven científico siguió el ascenso de la terapia génica como una idea. A finales de 1970, mientras perseguía simultáneamente una licenciatura en medicina y doctorado en la Universidad de Michigan, comenzó a estudiar un raro trastorno llamado síndrome de Lesch-Nyhan, lo que provoca una serie de terribles síntomas que van desde la artritis a la automutilación. Después de años de estudio, Wilson eventualmente lo atribuyó a un defecto particular de una enzima. Pero se quedó sin la menor idea de cómo traducir su descubrimiento en una cura.

En 1980, sin embargo, abrió  la revista Science y de pronto comprendió que los médicos algún día podrían curar el síndrome de Lesch-Nyhan, junto con miles de otros trastornos genéticos que una vez parecían incurables. Dos biólogos de Stanford, Richard Mulligan y Paul Berg, habían descubierto una manera de trasplantar genes en las células, reescribiendo de manera efectiva su ADN. La frase terapia génica había estado flotando alrededor de los círculos médicos durante décadas, pero Wilson se dió cuenta de que había llegado su momento. Tan pronto como terminó sus grados, él y su esposa se ​​mudaron a Boston para que pudiera aprender sobre el trasplante de genes de Mulligan, ahora en el MIT. Después de casi tres años bajo la tutela de Mulligan, se dirigió de nuevo a Michigan para establecer su propio laboratorio.

La primera enfermedad a la que Wilson se dirigió fue la llamada hipercolesterolemia familiar, en la que el paciente no tiene el gen que produce receptores para agarrar el “colesterol malo” o LDL  de la sangre, que normalmente filtra el hígado. Los vasos se atascan y muchos enfermos tienen ataques al corazón a los cuarenta y cincuenta, y a veces incluso antes de los 30 años.

Wilson descubrió la manera de hacer un “vector” para atacar la condición — un virus con una versión funcional del gen cargado en el. Se probó por primera vez  en un tipo de conejo genéticamente propenso a altos niveles de LDL, y la terapia génica rebajó esos niveles considerablemente. Durante un ensayo en humanos en 1992, él y sus colegas eligieron a una mujer de 28 años de edad, de Canadá. Los cirujanos extrajeron parte del hígado, y luego Wilson y sus colegas infectaron sus células con el virus, que entregó una versión funcional del gen defectuoso. Finalmente, Wilson y sus colegas inyectaron esas células de nuevo en el hígado de la mujer, donde se arraigaron y crecieron. Los niveles de LDL de la mujer se redujeron en un 23 por ciento.

El resultado, publicado en 1994, fue un hito en el campo joven. “Experimento Genético para revertir la enfermedad hereditaria está funcionando”, The New York Times informó,señalando que el artículo de Wilson fue “el primero en reportar los beneficios terapéuticos de la terapia génica en humanos.” Gracias a este estudio y otros, la FDA dio luz verde a más ensayos clínicos cada año, pasando de cero en 1989 a 91 en 1999. Las universidades establecían programas de terapia génica para atribuirse un éxito en el nuevo campo.

Uno de ellos fue el Instituto de Terapia Genética Humana de la Universidad de Pennsylvania. A los 38 años, Wilson se convirtió en jefe del instituto, la supervisión de un personal que pronto creció a más de 200. Lanzaron nuevos ensayos clínicos, incluyendo una secuela del estudio de Wilson en la hipercolesterolemia familiar y en otro trastorno genético en el hígado: OTCD. Wilson ahora quería sacar la parte cirúrgica de la terapia génica, por lo que él y sus colegas buscaron en literatura científica por un virus que podría identificar y alcanzar las células del hígado en el cuerpo.

Se decidieron por un virus conocido como adenovirus. Los adenovirus son mejor conocidos por causar el resfriado común, pero otros científicos habían descubierto que eran muy buenos para la entrega de genes en las células. Todo parecía estar avanzando muy bien, hasta que Jesse Gelsinger se registró en el Hospital de Niños de Filadelfia.

A raíz de la muerte de Gelsinger, dice Wilson, “todos” — todo el campo — “básicamente se dispersó.” Wilson y yo discutimos los tiempos sombríos en una sala de conferencias en su laboratorio en la Universidad de Pennsylvania. Lleva gafas redondas, sin marco, que dan a su rostro un aspecto monástico, pero su vestuario sugiere un viaje a un club de campo: pantalones de color caqui y un jersey azul, cuyo logotipo pequeño representa una cabeza de caballo de perfil. Contesta cada pregunta que hago, aunque a veces se queda pensando un largo rato antes de hacerlo. Tras alcanzar su pico en 1999, el número de ensayos de terapia génica en curso en los EE.UU. se redujo a sólo 34 en 2001. “Solíamos tener reuniones — todas se desvanecieron”, dice. “Simplemente se detuvieron.” Ya no le invitaban a dar conferencias o a unirse a los comités. Mientras que pudo aferrarse a su posición en la Penn, llevaba un laboratorio mucho más pequeño.

Al principio Wilson y su equipo vertieron su energía en la investigación de lo que había ido mal con la muerte de Gelsinger. Estaba claro que tan pronto como los virus alcanzaron el hígado del adolescente, su sistema inmune desencadenó una respuesta salvaje. Se dieron cuenta de que probablemente, Gelsinger de alguna manera había sido expuesto previamente al adenovirus utilizado en el estudio.  Así que cuando llegó a Filadelfia, llevaba anticuerpos que se acoplaron rápidamente al virus y provocaron una explosión repentina de inflamación.

Wilson buscó el consejo de un hombre al que considera un mentor: Tachi Yamada, profesor de la escuela de medicina de la Universidad de Michigan, que pasó a convertirse en presidente de SmithKline Beecham. (Hoy en día, después de una temporada en la Fundación Gates, Yamada trabaja para Takeda Pharmaceuticals de Japón.) “Yo estaba con una crisis tras otra, tratando de conseguir que nuestro grupo atravesara esto”, recuerda Wilson. “Pero también tenía que pensar en lo que iba a ser mi futuro.” Estaba considerando seriamente renunciar a la ciencia en su totalidad.

Pero Yamada lo empujó a quedarse con la terapia génica, y tratar de resolver el problema mortal que destruyó su estudio y con ello, muy posiblemente, las perspectivas de todo el campo. “Fue como encender la luz”, dice Wilson. “Él me animó, Tachi lo hizo, para asegurarse de que supiéramos cómo hacer las cosas bien.” Con ese ánimo llegó algo más concreto: un subsidio SmithKline Beecham para financiar la búsqueda por parte de Wilson de nuevos vectores. Su meta era ahora encontrar una manera de entregar el ADN terapéutico sin provocar que la respuesta inmune fuera potencialmente fatal.

Wilson y sus colegas pronto comenzaron a experimentar con “virus adeno-asociados”, llamados así por su costumbre de aparecer junto a los adenovirus en las culturas de personas enfermas. En la década de 1980, Jude Samulski de la Universidad de Carolina del Norte había convertido uno de ellos, conocido como AAV2, en un vector para terapia génica. Era prometedor, el sistema inmunológico  apenas parecía notar el virus. En el apogeo del boom de la terapia génica, este hecho había inspirado a Wilson y sus colegas a estudiar un segundo tipo de AAV, conocido como AAV1, que resultó ser cinco veces mejor que AAV2 en la entrega de genes a las células musculares. Pero fue mucho menos eficaz que los adenovirus,  así que en aquél momento Wilson había dejado la investigación a un lado.

Pero ahora, con una respuesta inmune mínima como un objetivo primordial, Wilson y su equipo comenzaron a buscar nuevos AAV que pudieran entregar genes más eficazmente. Gao desarrolló una técnica para descubrir rápidamente un buen número de estos virus, y los probó en varios tipos de tejido para ver lo bien que trabajaban como vectores. Superaron con creces las esperanzas de Wilson. Ninguno provocó una reacción inmune fuerte, y eran extraordinariamente buenos en la entrega de genes. Cada AAV resultó estar bien adaptado a tipos particulares de tejido. El virus que llamaron AAV8, por ejemplo, era cien veces más eficiente que AAV2 en el hígado. Encontraron otras gemas también: AAV9 entró en el cerebro a través del torrente sanguíneo, algo que casi ningún vector de terapia génica había hecho antes. La prohibición impuesta a Wilson de no realizar ensayos clínicos humanos durante cinco años  terminó, pero mantuvo su enfoque en el desarrollo de nuevos AAV. Éste sería su regalo para el campo que había sufrido un golpe tan devastador en 1999. Un virus había asolado la carrera de James Wilson, pero los nuevos virus podrían traer la redención.

Hacia 2005 su equipo había descubierto cerca de 300 nuevos AAV y catalogado las propiedades de 150 de ellos. Y en lugar de acaparar estos vectores para su propia investigación, el grupo de Wilson los distribuyó a los demás a través de una operación llamada Penn Vector Core (Núcleo de Vectores Penn). Ahora, en 2013, hay un sorprendente renacimiento en la investigación de la terapia genética, impulsado en gran parte por los AAV de Wilson. (Ver “Los gérmenes al Rescate”, a la derecha.)

El AAV original de Wilson, AAV1, es ahora la base para la primera terapia génica en conseguir la aprobación comercial en Europa. El tratamiento, conocido como Glybera, es para una condición poco conocida llamada deficiencia de lipoproteína lipasa. Las personas con la enfermedad no pueden descomponer los triglicéridos, haciendo que su plasma sanguíneo se convierta en blanco lechoso. En noviembre de 2012, después de los estudios en animales y luego los humanos, los reguladores de la UE aprobaron AAV1 para la venta comercial. Los responsables del fármaco esperan tener pronto la aprobación similar de la FDA, y los virus más recientes de Wilson han sido utilizados en 11 ensayos clínicos para trastornos durante los últimos cinco años.

La terapia génica también puede expandirse más allá de su visión original. El trasplante de genes no es sólo bueno para la reparación de las células genéticamente defectuosos. Puede realzar nuestro genoma, que nos da poderes que no teníamos antes. Los investigadores, por ejemplo, han enseñado a las células inmunes a matar células cancerosas. Después de la creación de anticuerpos que se adhieren a las células malignas, los científicos luego infectan las células inmunes con los virus que llevan estos genes de anticuerpos. Una vez inyectados de nuevo en el cuerpo del paciente de cáncer, las células inmunes pueden desencadenar anticuerpos contra las células cancerosas y montar una respuesta. En marzo de 2013 un equipo de científicos llevó a cabo un experimento espectacularmente exitoso con la terapia génica contra el cáncer, enviando cuatro casos de leucemia en remisión.

 

Por ahora la terapia génica se enfrenta a un futuro incierto. Puede ser difícil conseguir financiación para los ensayos clínicos, porque la investigación es tan caro: a pesar de que el servicio de Wilson puede proporcionar un kit de iniciación de los virus subyacentes, la ampliación de la producción de un vector para servir a las necesidades de un ensayo clínico en humanos puede llegar a costar $ 1 millones o más. Las compañías farmacéuticas, por su parte, todavía tienen que encontrar un modelo de negocio para la terapia génica. Muchos de estos trastornos son relativamente raros, por lo que el costo de una cura de un tiro tendría que ser cruelmente alto para recuperar la inversión inicial, y mucho menos obtener un beneficio.

Para Wilson, éstos no son más que los dolores de crecimiento de un campo al borde de la madurez e improbablemente así, después de las amargas reversiones de septiembre de 1999. Resulta que el grupo de Wilson se está preparando para la batalla con la misma enfermedad que casi destruyó su carrera. Lili Wang, un colega y profesor asistente en Penn, ha utilizado AAV8 para sintetizar un vector nuevo, más seguro y más eficaz para OTCD, el trastorno genético que Jesse Gelsinger sufrió.

En su oficina, Wilson muestra con orgullo un modelo átomo-por-átomo del AAV8 que fabricó un postdoc con una impresora 3-D. En una escala de 1 a 7,2 millones, es el tamaño y la forma de un melón dulce, con agujeros pentagonales por todos los lados. Los agujeros, a su vez, son parte intrínseca de un mosaico geométrico de remolinos azules y depresiones de mechones anaranjados en forma de flor. En un estudio humano reciente, un vector basado en AAV8 ayudó a hemofílicos a producir proteínas que coagulan la sangre, lo cual es por qué Wilson se refiere a ello como “la cosa que cura la hemofilia.” Ahora, en experimentos con ratones, el vector AAV8 de Wang ha tenido éxito en la sustitución de la enzima que falta en OTCD.

Visto de una manera, la muerte de Gelsinger casi destruyó la terapia génica. Pero visto de otra manera, llevó los científicos del campo a descubrimientos –una nueva comprensión del sistema inmune y una nueva serie de virus para derrotarlo– que de lo contrario nunca podrían haber logrado. Ahora que la terapia génica disfruta de su nuevo resurgimiento, Wilson siente un profundo agradecimiento al joven cuya memoria ha prestado un sentido de propósito a su última década de trabajo.

“Los éxitos que ocurren ahora son un legado de la muerte de Jesse,” él dice. “Teníamos que conseguirlo.”

 

Hemofilia

La primera enfermedad que se trató con éxito con la terapia génica era la hemofilia B, una enfermedad causada por la ausencia del gen de un factor de coagulación. En 2011 el gen faltante fue insertado a un virus llamado AAV8 y se inyectó en seis pacientes; todos comenzaron a producir el factor nuevo.

Ceguera

Un desorden genético llamado retinitis pigmentosa causa la muerte de los fotorreceptores. Mediante la creación de un vector de AAV8 que reemplaza el gen defectuoso para la proteína fotorreceptora, los investigadores han tratado con éxito ratones que fueron criados para tener el trastorno.

Distrofia Muscular

La degeneración causada por esta condición se debe a la ausencia del gen de la distrofina, que codifica una proteína del citoesqueleto. El vector AAV9 de Wilson se ha utilizado de forma experimental para entregar la distrofina humana en los perros Golden Retriever.

Enfermedad de Batten

Esta enfermedad neurodegenerativa destruye habilidades visuales y motoras, y por lo general conduce a la muerte a los 10 años. Un ensayo clínico de Fase II está en marcha utilizando el vector AAVrh10 de Wilson para entregar un gen importante para el reciclaje de las proteínas en células nerviosas.

Adicción a la nicotina

Un grupo de investigadores cargaron un gen para anticuerpos de antinicotina en el vector AAVrh10 y se lo dieron a los ratones. Los anticuerpos se unieron a la nicotina, evitando que recompensara el cerebro — y sugiriendo una nueva manera de prevenir la adicción a la nicotina.

 

 

 

 

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