Una terapia experimental de edición del genoma aumentó de manera segura y efectiva los niveles de alfa-galactosidasa A (Gal A), que carecen de personas con enfermedad de Fabry, en un modelo de ratón de la enfermedad, según mostró un estudio.
Al cambiar solo el genoma de aproximadamente el 10% de las células en el hígado, donde se produce Gal A, el enfoque pudo resolver la acumulación tóxica de globotriaosilceramida (Gb3) en todos los tejidos clave que están dañados en Fabry.
Estos hallazgos sugieren que la edición del genoma tiene el potencial de ser un tratamiento efectivo de una sola vez para la enfermedad de Fabry.
La edición del genoma es un enfoque de tratamiento alternativo que está investigando Sangamo Therapeutics en paralelo con su terapia génica experimental ST-920, que actualmente se está probando en un ensayo clínico de fase 1/2 (NCT04046224) en aproximadamente 48 hombres con Fabry.
El estudio, «La edición de genes in vivo mediada por ZFN en hepatocitos conduce a una actividad de α-Gal A suprafisiológica y una reducción efectiva del sustrato en ratones Fabry», se publicó en la revista Molecular Therapy.
La enfermedad de Fabry es causada por mutaciones en el gen GLA, lo que conduce a una ausencia o deficiencia en la enzima Gal A codificada. Sin esta enzima, su molécula precursora (sustrato) Gb3 se acumula hasta niveles tóxicos y daña los órganos, en particular el corazón y los riñones.
El tratamiento estándar de Fabry reemplaza la enzima Gal A faltante, que ayuda a descomponer la Gb3 pero requiere infusiones regulares de por vida. La terapia de chaperona oral puede restaurar la actividad de ciertas formas de Gal A defectuosa, pero solo alrededor de la mitad de los pacientes con Fabry son susceptibles de este tratamiento. Por lo tanto, se necesita un tratamiento eficaz y duradero para restaurar completamente la Gal A, como la terapia génica.
En la terapia génica estándar, como ST-920, el gen GLA se administra al núcleo de las células, pero no se inserta en el genoma, para producir una enzima Gal A completamente activa. Por el contrario, la edición del genoma está diseñada para insertar una copia funcional del gen GLA directamente en el genoma humano.
La edición del genoma se puede lograr mediante la entrega del gen GLA junto con una enzima especialmente creada llamada nucleasa de dedos de zinc (ZFN), una proteína de unión al ADN con una conformación especial llamada dedo de zinc, que se dirige a ubicaciones específicas del genoma, adheridas una proteína que corta el ADN para permitir la inserción del gen GLA funcional.
Investigadores de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai en Nueva York, con científicos de Sangamo, probaron este enfoque de edición del genoma en un modelo de ratón deficiente en Gal A de la enfermedad de Fabry.
Las instrucciones de transporte de ADN para la nucleasa con dedos de zinc y el gen GLA se entregaron a las células del hígado utilizando virus adenoasociados (AAV) modificados e inofensivos: tres en total.
El gen GLA fue diseñado para insertarse en otro gen (Alb) que proporciona instrucciones para producir la proteína albúmina. Esta proteína es producida por el hígado en grandes cantidades y secretada al torrente sanguíneo para mantener el equilibrio de líquidos y transportar diversas sustancias, incluidas hormonas y vitaminas. La inserción de GLA en Alb en una pequeña porción de células hepáticas permitiría una alta producción de la enzima Gal A.
En el primer conjunto de experimentos, el equipo probó el impacto de varios péptidos señal en la producción de Gal A. Los péptidos señal son pequeños fragmentos de proteína unidos a Gal A que guían la enzima a su ubicación adecuada en la célula, donde luego se elimina el fragmento.
El tratamiento se inyectó en las venas de ratones Fabry, que se examinaron durante los dos meses siguientes. Con el péptido señal Gal A de origen natural, los niveles de Gal A en la sangre fueron hasta 81 veces más altos que en los ratones normales de control no Fabry durante el período de estudio de dos meses.
En particular, al usar un péptido señal de una enzima humana diferente conocida como IDS, los niveles de Gal A fueron 250 veces más altos de lo normal en el torrente sanguíneo durante dos meses. Los ratones tratados con esta versión, denominada IDSsp-hGLA, produjeron una actividad de Gal A mayor de lo normal y, en su mayoría, ninguna Gb3 detectable en la sangre, hígado, corazón, riñones y el bazo.
A continuación, se administró a los ratones Fabry una dosis alta y una baja de IDSsp-hGLA. Después de aproximadamente dos semanas, la actividad de Gal A en el torrente sanguíneo había aumentado hasta aproximadamente 60 veces por encima de lo normal con la dosis baja y 220 veces más alta con la dosis alta. La actividad de Gal A también aumentó en el hígado, corazón, riñón y bazo en ambas dosis.
Un análisis adicional encontró que los ratones con dosis más altas tenían niveles normales de Gb3 en su torrente sanguíneo, hígado y corazón y cantidades ligeramente más altas en los riñones después de dos meses.
El tratamiento fue bien tolerado en ambas dosis, ya que los ratones estaban clínicamente sanos y tenían solo unas enzimas hepáticas ligeramente elevadas, un signo de inflamación o daño a las células hepáticas. Además, los ratones Fabry de dosis alta tenían niveles medios de albúmina comparables a los de los ratones de control sanos o no tratados, «lo que indica que este enfoque terapéutico no interrumpió la producción normal de albúmina en el hígado», escribieron los investigadores.
Finalmente, el equipo descubrió que aproximadamente el 6% de las células del hígado (hepatocitos) producían Gal A después de la dosis baja y aproximadamente el 10% con la dosis alta.
«Estos resultados indican que la reducción casi completa del sustrato en los ratones Fabry se logró con menos del 10% de los hepatocitos modificados de manera estable para expresar la enzima Gal A humana», y sugirieron que «la edición del genoma in vivo mediada por ZFN tiene la potencial para ser una terapia eficaz de una sola vez para la enfermedad de Fabry ”, concluyeron los investigadores.
Steve Bryson, PhD
Fuente: https://fabrydiseasenews.com/2021/07/09/genome-editing-therapy-shows-promise-fabry-mouse-model/
