Un enfoque de la terapia génica que tiene mucho potencial se llama CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas con intervalos regulares). CRISPR se descubrió hace varias décadas en bacterias, donde servía como parte de un sistema de defensa contra virus que infectan bacterias. En estas bacterias, los virus invasores insertan partes clave de su material genético en el material genético de la bacteria. Estos genes virales insertados luego producen proteínas y otras moléculas que secuestran la célula y la convierten en una mini fábrica de virus, continuando el ciclo de vida del virus invasor y, finalmente, destruyendo las bacterias.
CRISPR contiene pequeños fragmentos del material genético del virus que se pueden utilizar para detectar la presencia de ADN de un virus en los genes de la bacteria. Es decir, CRISPR se utiliza para examinar el ADN de la bacteria en busca de señales de una infección viral, la presencia de ADN viral. Una vez que se detecta el ADN viral, CRISPR utiliza una enzima llamada Cas9 (proteína 9 asociada a CRISPR) para eliminar o editar el ADN viral no deseado. Al eliminar el ADN viral, las bacterias se protegen de los efectos de la infección viral.
La combinación de CRISPR-Cas tiene muchas aplicaciones potenciales. En particular, CRISPR-Cas tiene el potencial de tratar trastornos hereditarios como la hemofilia y algunas enfermedades infecciosas como el VIH. Para el resto de nuestros informes sobre CRISPR-Cas, simplemente nos referiremos a él como CRISPR. Antes de continuar con la discusión de CRISPR, proporcionamos algunos antecedentes sobre la infección por VIH de una célula, la distribución del virus en el cuerpo y algunos efectos de la terapia antirretroviral.
Eliminar el VIH
Al igual que el ejemplo anterior del virus que infectó a las bacterias, un proceso ampliamente similar afecta a las células del sistema inmunitario a las que se dirige el VIH. Las células que muestran el receptor CD4 en su superficie (así como los co-receptores CCR5 y CXCR4) pueden estar infectadas por el VIH. Estas células incluyen principalmente ciertos linfocitos T (células T) comúnmente llamados células T CD4 (o simplemente células CD4+), así como células llamadas monocitos (en su forma madura, se llaman macrófagos) y células relacionadas con los macrófagos (como las células dendríticas en la piel y los tejidos de la mucosa y la microglía en el cerebro). Después de que el VIH inserta su material genético en las células diana, estas pueden activarse, convertirse en mini fábricas de virus y, finalmente, morir.
El tratamiento del VIH (terapia antirretroviral) es muy eficaz cuando se toma según lo indicado y prescrito. Como resultado, los científicos esperan cada vez más que muchos usuarios de TAR tengan una esperanza de vida casi normal. Sin embargo, el tratamiento antirretroviral no cura el VIH. Las razones de esto no son ciertas, pero algunos experimentos sugieren que a pesar de una buena adherencia a la terapia antirretroviral y una carga viral indetectable en la sangre, pequeñas cantidades de VIH permanecen en lo profundo del cuerpo: en los ganglios linfáticos, el cerebro, partes del intestino, tejido graso, testículos, etc. Los científicos se refieren a estas partes del cuerpo donde todavía acechan pequeñas cantidades de VIH a pesar del uso del ARTE como santuarios o reservorios.
Nano-ART
Durante al menos una década, los investigadores de la Universidad de Nebraska han estado desarrollando lo que llaman nano-formulaciones de ART: cristales muy pequeños de drogas rodeados por una esfera de grasa. Se ha descubierto que estas bolas de grasa llenas de medicamentos penetran en una variedad de tejidos en experimentos de laboratorio y con animales donde tienen una buena actividad anti-VIH. Sin embargo, experimentos a corto plazo han encontrado que el nano-ARTE por sí solo no cura la infección por VIH en ratones de laboratorio.
Volver a CRISPR
Los experimentos con ratones infectados por el VIH han encontrado que CRISPR puede eliminar gran parte del ADN del VIH de las células infectadas. Sin embargo, CRISPR por sí solo no cura la infección por VIH en ratones.
Combinando nano-ARTE y CRISPR
En experimentos recientes, científicos de la Universidad de Nebraska han colaborado con otros científicos de la Universidad Temple en Filadelfia que tienen experiencia con CRISPR. Realizaron una serie de experimentos muy complejos y detallados con ratones infectados por el VIH que recibieron una de las siguientes intervenciones:
- nano-ART
- CRISPR
- nano-ART + CRISPR
- sin intervención
El nano-ART utilizado en estos experimentos se realizó a partir de tres medicamentos anti-VIH ampliamente utilizados, de la siguiente manera:
- dolutegravir + 3TC + abacavir
Una formulación de liberación inmediata de los tres medicamentos se vende en forma de píldora llamada Triumeq y se toma una vez al día.
CRISPR se utilizó para buscar piezas clave del material genético del VIH en las células del sistema inmunitario de los ratones.
Un análisis exhaustivo de sangre y tejidos de los ratones sugirió que una combinación de nano-ART y CRISPR fue capaz de eliminar el VIH de aproximadamente el 30% de los ratones. No había toxicidad obvia.
Los resultados de la combinación de nano-ART y CRISPR son emocionantes, pero deben considerarse preliminares. Sugieren que un día tal combinación podría ser capaz de curar a algunos monos infectados con SIV (virus de inmunodeficiencia simia), un virus que causa una afección similar al SIDA en monos susceptibles. Los resultados también sugieren la posibilidad de que CRISPR + nano-ART podría usarse para tratar de curar la infección por VIH en personas. Sin embargo, todavía hay muchos pasos por delante y problemas que deben explorarse antes de que nano-ART y CRISPR estén listos para su uso en personas. A continuación se presentan algunos de estos problemas.
CRISPR—seguridad y otros temas
Al informar sobre noticias emocionantes sobre el trabajo realizado en un laboratorio de investigación sobre curas para el VIH u otras condiciones catastróficas, se debe enfatizar que los ratones no son personas. Es decir, si cada terapia experimental que no dañara a los ratones también funcionara de manera segura y efectiva en las personas, tendríamos muchas más terapias altamente efectivas disponibles para diferentes afecciones.
Además de eliminar el material genético del VIH de los ratones, es posible que CRISPR pueda eliminar inadvertidamente el ADN útil de las células. Esto ha sucedido en algunos experimentos realizados por otros científicos, pero no en la colaboración actual. La eliminación de ADN útil por CRISPR es llamada un efecto «fuera de objetivo» por los científicos. Hasta ahora, el equipo que colabora en el uso de nano-ART y CRISPR con ratones no ha encontrado efectos fuera de objetivo.
CRISPR también se utiliza para eliminar el VSI de algunos monos infectados. Los resultados preliminares de estos experimentos parecen prometedores. Sin embargo, como algunas especies de monos son más similares genéticamente a las personas que a los ratones, se necesita una observación a largo plazo y una estrecha monitorización clínica de monos que han sido tratados con CRISPR (y nano-ART) para evaluar el potencial de cualquier efecto secundario a largo plazo. Los estudios a largo plazo son importantes porque las consecuencias fuera del objetivo de CRISPR pueden no hacerse evidentes durante algún tiempo, tal vez años. Tal monitoreo también es esencial porque actualmente es imposible evaluar cada célula en el cuerpo para averiguar si su ADN ha sido lesionado inadvertidamente por CRISPR.
No está claro cómo se puede desactivar CRISPR en las personas que lo reciben. Puede que no sea seguro dejar CRISPR encendido y activado constantemente en una persona viva.
En los experimentos realizados por el equipo de Nebraska-Filadelfia, parece que los ratones estaban infectados con un virus inofensivo que se modificó para habilitar CRISPR. No está claro si la misma tecnología funcionaría en las personas.
Nano-ART-seguridad y otros temas
Las formulaciones de ART utilizadas por el equipo de científicos de Nebraska-Filadelfia fueron desarrolladas en un laboratorio a pequeña escala y destinadas a su uso en ratones. Si se planean grandes cantidades de experimentos con monos y humanos con tales formulaciones, los científicos tendrán que fabricar nano-ARTE a una escala relativamente grande. También tendrán que asegurarse de que tales nanotecnologías estén libres de contaminantes. A continuación, tendrán que evaluar su seguridad a corto y largo plazo en monos y personas. Nano-ART será capaz de penetrar y concentrarse en reservorios en el cuerpo, incluidos el cerebro, el intestino, los ganglios linfáticos, los testículos, etc. Es necesario evaluar y comprender plenamente el efecto del nano-ARTE en la salud de estos tejidos. Después de que haya pasado los experimentos de seguridad iniciales, el nano-ARTE tendrá que ser probado tanto para la seguridad a largo plazo como para la eficacia en el logro de la supresión viral. Es poco probable que el Nano-ARTE por sí solo cure el VIH.
Otro problema con nano-ART es determinar la forma ideal de introducir esta formulación en el cuerpo. ¿Es mejor una infusión intravenosa regular? ¿O funcionarán igualmente bien otros métodos, como la inyección intramuscular?
CRISPR actualmente en ensayos clínicos
Actualmente se están realizando ensayos clínicos con CRISPR en personas VIH negativas en los siguientes países para las siguientes afecciones:
Estados Unidos
- cáncer de ciertos glóbulos blancos – una persona
- cáncer que aparece cerca de las articulaciones – una persona
China
- cáncer de pulmón de células no pequeñas que se diseminó a otros órganos-12 personas
Los resultados preliminares de estos experimentos en personas sugieren que, hasta ahora, CRISPR es seguro. Se necesita más tiempo para que los médicos sepan si el CRISPR funcionará en estos casos. Sin embargo, algunos científicos y médicos han advertido que la edición de genes podría permitir inadvertidamente la propagación de células cancerosas en algunas de estas personas. Por lo tanto, será necesario un seguimiento a largo plazo de los participantes tratados con CRISPR en los estudios anteriores.
Tenga en cuenta
Es importante tener en cuenta que aproximadamente el 30% de los ratones infectados por el VIH en el estudio de Nebraska-Filadelfia se curaron del VIH con el uso combinado de nano-ART y CRISPR. Este es un logro científico increíble. Sin embargo, las tasas de curación deben aumentar en experimentos futuros. La terapia CRISPR y nano-ART todavía están en su infancia y queda mucha investigación por hacer antes de que puedan realizarse pruebas en un gran número de personas seropositivas.
Para lograr una tasa de curación superior a la tasa de curación del 30% notificada en el presente estudio, es al menos plausible que en el futuro sea necesario refinar el CRISPR. La intensificación de la capacidad de edición de CRISPR puede aumentar inadvertidamente el riesgo de que se eliminen genes humanos vitales.
Otra posibilidad es que, además de CRISPR y nano-ART, se tengan que utilizar terapias más experimentales. El uso de múltiples terapias experimentales en personas que viven con el VIH podría aumentar los problemas potenciales, en particular los efectos secundarios. Esta es otra razón más para un estrecho seguimiento clínico y de laboratorio de los animales y las personas que se someten a CRISPR, tanto a corto como a largo plazo.
También hay otro problema asociado con CRISPR y otras posibles terapias de curación del VIH que analizaremos en el siguiente artículo de este número de TreatmentUpdate.
Recursos
TreatmentUpdate 231
The Canadian HIV Cure Enterprise (CanCURE)
—Sean R. Hosein
- Dash PK, Kaminski R, Bella R, et al. Los tratamientos secuenciales de arte LÁSER y CRISPR eliminan el VIH-1 en un subgrupo de ratones humanizados infectados. Nature Communications. 2019 Jul 2;10 (1): 2753.
- Panfil AR, London JA, Green PL, et al. Edición del genoma CRISPR/Cas9 para desactivar el provirus latente del VIH-1. Fronteras en Microbiología. 14 de diciembre de 2018; 9: 3107.
- Wang L, Yang Y, Breton CA, et al. La focalización génica in vivo mediada por CRISPR / Cas9 corrige la hemostasia en ratones noqueados con factor IX recién nacidos y adultos. Sangre. 2019 Jun 27;133(26): 2745-2752.
- Pipe SW, Selvaraj SR. Edición de genes en la hemofilia: ¿una opción» CRISPR»? Sangre. 2019 Jun 27;133(26): 2733-2734.