Desarrollo de terapias para la atrofia muscular espinal: perspectivas para las distrofias musculares y los trastornos neurodegenerativos, parte 11
Mar 26, 2024
Transferencia de genes de microdistrofina (μDys) basada en AAV
Lo ideal es que las terapias causales para la DMD restablezcan la expresión de distrofina en el músculo esquelético. Desafortunadamente, el gen de la distrofina de longitud completa es demasiado grande para empaquetarlo en una partícula funcional de AAV.
La relación entre desnutrición y memoria ha llamado mucho la atención. El cuerpo humano necesita una variedad de vitaminas, minerales y energía para mantener el cuerpo sano y el cerebro funcionando bien. La desnutrición puede causar problemas como mareos, fatiga, reacción lenta e incapacidad para concentrarse, que pueden afectar el aprendizaje y la vida diaria de las personas.
El cerebro humano es uno de los órganos más importantes del cuerpo humano y requiere una gran cantidad de energía y nutrientes para funcionar. Si el cuerpo carece de las vitaminas y minerales necesarios, puede afectar el desarrollo del cerebro, lo que lleva a una reducción de la inteligencia y pérdida de memoria. Al mismo tiempo, la desnutrición también puede obstaculizar el funcionamiento normal del sistema nervioso y afectar al pensamiento y la concentración.
Por tanto, unos buenos hábitos alimentarios son sumamente importantes para la salud del cerebro. Los científicos han investigado muchos nutrientes y alimentos que son buenos para el cerebro, como el aceite de pescado, las nueces, el maní, los arándanos, los huevos, los tomates y las verduras oscuras. Estos alimentos pueden aumentar la circulación sanguínea en el cerebro y mejorar la memoria y la capacidad de aprendizaje.
En resumen, la desnutrición puede tener efectos negativos en nuestro cuerpo y cerebro, por lo que debemos centrarnos en nuestra dieta para obtener suficientes nutrientes y energía. Al mantener un estilo de vida saludable, podemos mejorar nuestra memoria, mejorar las capacidades cognitivas y desarrollar todo nuestro potencial. Se puede ver que necesitamos mejorar la memoria, y Cistanche deserticola puede mejorar significativamente la memoria, porque Cistanche deserticola también puede regular el equilibrio de los neurotransmisores, como aumentar los niveles de acetilcolina y factores de crecimiento. Estas sustancias son muy importantes para la memoria y el aprendizaje. Además, Cistanche deserticola también puede mejorar el flujo sanguíneo y promover el suministro de oxígeno, lo que puede garantizar que el cerebro reciba suficientes nutrientes y energía, mejorando así la vitalidad y la resistencia del cerebro.
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Las estrategias actuales intentan evitar este cuello de botella mediante el uso de formas truncadas de distrofina con una función residual que es suficiente para atenuar la enfermedad [56]. Actualmente se están llevando a cabo ensayos clínicos independientes que utilizan terapia génica con tales construcciones de microdistrofina (resumidos en [52].
Los resultados iniciales de uno de estos ensayos clínicos en curso con μDys mostraron que más del 80% de las fibras musculares eran microdistrofina positivas con una expresión significativa de μDys en las biopsias posteriores al tratamiento (95,8% en comparación con lo normal) (Sarepta Therapeutics AnnouncesPositive Updated Results from Micro-Dystrophin Ensayo para tratar pacientes con DMD https://investorrelations.sarepta.com/news-releases/news-release-details/sarepta-therapeutics-announces-23rd-internationalcongress-world), y resumido por [75, 306. ].
Además, la terapia a largo plazo con μDys tiene efectos beneficiosos en un modelo canino[165]. MicroDys no contiene todos los elementos funcionales de la distrofina completa que son importantes para las interacciones con otras proteínas para transmitir fuerzas sobre la actina contráctil.
Para este propósito, se han desarrollado nuevas variantes de μDys con dominios de bastón centrales modificados, que se espera que exhiban una mayor actividad de rescate celular [240, 241] y actualmente se prueban en ensayos clínicos [178].
Otra opción que se sigue actualmente es el uso de utrofina miniaturizada (μUtro), una versión de utrofina con codones acortados optimizados que difiere de la distrofina en algunas interacciones proteína-proteína. Previene la patología muscular y aparece de forma no inmunogénica en modelos de perros de gran tamaño. Sin embargo, no se ha confirmado un efecto positivo sobre el fenotipo de la enfermedad [280].
La sobreexpresión de b1,4-N-acetilgalactosaminiltransferasa (GALGT2) es una tercera posibilidad. GALGT2 estimula la regulación positiva de proteínas de unión citoesqueléticas clave que pueden actuar como sustitutos de la distrofina [43, 328].
Después de demostrar su seguridad en modelos preclínicos, esta terapia ahora se está probando en un ensayo de fase I/IIa para evaluar su seguridad en humanos. (Ensayo clínico de transferencia de genes para entregarrAAVrh74.MCK. GALGT2 para la distrofia muscular de Duchenne-NCT03333590. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03333590 48).
Transferencia del gen AAV en la enfermedad de Parkinson (EP)
La enfermedad de Parkinson es un trastorno degenerativo de larga duración que afecta a múltiples sistemas neuronales, en particular al sistema motor. Los síntomas más comunes incluyen temblores, rigidez, lentitud de movimiento combinada con dificultades para caminar.
A medida que la enfermedad avanza, también se hacen evidentes síntomas no motores como alteraciones cognitivas y conductuales. Los síntomas motores son causados por la degeneración de las neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra. La pérdida de estas neuronas dopaminérgicas da como resultado una sobreexcitación del núcleo subtalámico (STN), que conduce a una mayor inhibición del tálamo [203].
Por tanto, los pacientes de Parkinson sufren defectos en el inicio del movimiento. La estimulación cerebral profunda del núcleo subtalámico aparece como una opción terapéutica atractiva porque la levodopa [80] y otros tratamientos farmacológicos no pueden detener el proceso degenerativo de esta enfermedad. Por tanto, las estrategias genéticas que utilizan vectores AAV aparecen como una opción para el tratamiento de la EP, también en combinación con estimulación cerebral profunda.
Actualmente, existen varios ensayos que involucran la EP y la terapia génica enumerados en Clinicaltrials.gov. El enfoque integral de la terapia génica para la EP es preservar la producción de dopamina en las células neuronales que no están afectadas, para mantener funcionalmente los circuitos de los ganglios basales.
Para este propósito, se ha establecido la administración intraparenquimatosa directa mediante administración guiada por resonancia magnética de AAV2 que codifica el ADNc de la L-aminoácido descarboxilasa aromática (VY-AADC01) [46].
Quince sujetos con EP moderadamente avanzada y fluctuaciones motoras refractarias a los medicamentos recibieron VY-AADC01. La administración guiada por resonancia magnética logró una cobertura putaminal del 20 al 40 % mediante una mayor actividad enzimática evaluada por PET y mejoras clínicas relacionadas con la dosis.
La reducción simultánea de la medicación antiparkinsoniana condujo a una reducción de los síntomas de discinesia [46]. Una estrategia similar es la administración de AAV2-GAD (glutamatdecarboxilasa) guiada por resonancia magnética en el STN para aumentar la inhibición local de GABA y corregir la hiperactividad patológica en esta estructura cerebral. Se han realizado ensayos de fase 1 y 2 con administración de AAV2-GAD mediante administración mejorada por convección (CED) al STN de pacientes con EP [146, 171].
Estos pacientes mostraron mejoras en sus síntomas motores, pero no hasta el punto que se podría lograr mediante la estimulación cerebral profunda del STN [171].
Enfoques de terapia génica en la enfermedad de Alzheimer (EA)
Se cree que la generación del péptido amiloide (A) patológico es el evento inicial en el proceso de EA. Dado que varios ensayos clínicos anteriores que incluían inmunoterapias para reducir la carga con placas amiloides fracasaron o mostraron solo efectos menores [228], la FDA ahora ha aprobado Aducanumab se comercializa con el nombre de Aduhelm™ como un anticuerpo dirigido a A.
Los efectos de esta terapia parecen ser menores de lo esperado, y esto vuelve a llamar la atención sobre posibles terapias genéticas que interfieren con la disfunción y la degeneración sináptica.
Los desafíos técnicos para este enfoque son similares a los de la DP. La administración intervencionista mejorada por convección guiada por resonancia magnética no es exclusivamente relevante para el tratamiento de pacientes con EP. Del mismo modo, los pacientes con EA podrían beneficiarse de la transferencia de genes virales y de este enfoque técnico. Algunos avances terapéuticos se centran en la proteína tau [49, 329]. La tau patológica en el cerebro con EA prevalece en un estado hiperfosforilado (es decir, fosforilada en múltiples sitios dentro de la proteína tau). Esta modificación postraduccional corresponde a la agregación tau y la formación de ovillos neurofibrilares [133].
Se ha demostrado que la transferencia genética mediada por AAV de la tau quinasa-p38 constitutivamente activa reduce la demencia relacionada con tau en modelos preclínicos de ratones con demencia, incluso cuando hay defectos cognitivos avanzados presentes [136]. Esta estrategia aún no ha entrado en la etapa de ensayos clínicos para pacientes con EA. Sin embargo, podría ser factible ya que la transferencia genética viral del BDNF ha entrado en la clínica.
Este ensayo se basa en estudios preclínicos que muestran que la administración de BDNF (mediante expresión transgénica o infusiones) en modelos de roedores revierte la pérdida sináptica después de la aparición de la enfermedad, lo que se traduce en una mejora del aprendizaje y el rendimiento cognitivo. El BDNF también previno la muerte neuronal entorrinal inducida por lesiones en el modelo de primates. En monos de edad avanzada, el BDNF mejoró el rendimiento en tareas de discriminación visuoespacial que corresponden a un aumento del tamaño medio de las neuronas entorrinales [216]. Sobre la base de estos datos, en febrero de 2021 se inició un ensayo clínico de fase 1.
Este ensayo evalúa los efectos de la inyección directa de AAV2-BDNF en el cerebro de pacientes con EA o pacientes con deterioro cognitivo leve (DCL) (Scott LaFee, primer ensayo clínico en humanos para evaluar la terapia génica para la enfermedad de Alzheimer, UC San Diego Centro de Noticias 18 de febrero de 2021).
Conclusiones
La AME proximal infantil es una enfermedad genéticamente homogénea causada por SMN1 perdido o mutado y modulada por copias variables de SMN2. Esta es una condición ideal para identificar los defectos celulares subyacentes y desarrollar estrategias terapéuticas que compensen la falta de proteína SMN, que es la clave de la fisiopatología de la AME. Una extensa investigación sobre esta condición permitió la introducción de terapias con oligonucleótidos y moléculas que modulan el empalme del pre-ARNm.
Además, la terapia génica basada en AAV entró en la fase clínica para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Dado que la mayoría de los casos de AME se diagnostican temprano en la vida y la terapia generalmente comienza inmediatamente después del diagnóstico, las reacciones inmunológicas contra los AAV son menos problemáticas en comparación con los pacientes de edad avanzada que están expuestos a dichos virus durante su vida.
La experiencia clínica con estas aplicaciones podría ayudar a desarrollar y optimizar enfoques análogos más allá de la AME. Actualmente, el desarrollo de estrategias terapéuticas está en curso y se espera que marquen una diferencia en el tratamiento de otros trastornos neurodegenerativos como la esclerosis lateral amiotrófica, la enfermedad de Parkinson y el Alzheimer, así como las distrofias musculares.
Abreviaturas
3,4-DAP: 3,4-Diaminopiridina; 4-AP: 4-Aminopiridina; VAA: virus adenoasociado; EA: enfermedad de Alzheimer; ELA: esclerosis lateral amiotrófica; ASO: oligonucleótido antisentido; ATXN2: ataxina 2; ATP: trifosfato de adenosina; BBB: barrera hematoencefálica; BDNF: factor neurotrófico derivado del cerebro; DMO: distrofia muscular de Becker; pb: pares de bases; CED: Entrega mejorada por convección; CHIP1: Proteína 1 de mano EF similar a la calcineurina; CHOP INTEND: Prueba infantil de trastornos neuromusculares en el Children's Hospital of Philadelphia; CMAP: potencial de acción muscular compuesto; CNTF: factor neurotrófico ciliar; LCR: líquido cefalorraquídeo; DMD: distrofia muscular de Duchenne; DPR: proteínas repetidas dipeptídicas homopoliméricas; DSB: Rotura de doble hebra; DSMA: atrofia muscular espinal distal; E: día embrionario; EAP: Programa de acceso ampliado; EMA: Agencia Europea de Medicamentos; ELAf: esclerosis lateral amiotrófica familiar; FDA: Administración de alimentos y medicamentos; GABA: ácido gamma aminobutírico; GAD: glutamato descarboxilasa; GDNF: factor neurotrófico derivado de células gliales; GOF: Ganancia de función; ARNg: ARN guía; HFMSE: ampliación de la escala motora funcional de Hammersmith; hIGF-1: complejado con rhIGFBP-3; HINE-2: examen neurológico infantil de Hammersmith-2; IGF1: factor de crecimiento similar a la insulina 1; iPSC: Célula madre pluripotente inducida; ISS: Silenciador de empalme intrónico; JNK: quinasas C-Jun N-terminales; kb: Kilo base; LOF: Pérdida de función; LTFU: seguimiento a largo plazo; DCL: deterioro cognitivo leve; MMD: degeneración macular microcistoide; MRI: Resonancia Magnética; NCALD: Neurocalcina delta; NMJ: unión neuromuscular; OLE: extensión de etiqueta abierta; ORF: marco de lectura abierta; P: día posnatal; PD: enfermedad de Parkinson; PLS3: Plastina 3; PMO: oligómero de fosforodiamidato morfolino; Ran: traducción no AUG asociada repetida; RBP: proteína de unión a ARN; RULM: Módulo revisado de miembros superiores; ELA: esclerosis lateral amiotrófica esporádica; scAAV: AAV autocomplementario; AME: Atrofia muscular espinal; SMARD1: muscularatrofia espinal con dificultad respiratoria tipo 1; SMN: Neurona Motora de Supervivencia; SNP: polimorfismo de un solo nucleótido; snRNP: Pequeña partícula ribonuclear nuclear; SOD1: Superóxido dismutasa 1; STN: Núcleo subtalámico; TrkB: quinasa relacionada con la tropomiosina.
Expresiones de gratitud
Agradecemos al Dr. Michael Briese por la reflexión crítica sobre el manuscrito.
Contribuciones de los autores
SJ y MS concibieron y escribieron la reseña. LH contribuyó a concebir la revisión y creó las figuras. LH utilizó el arte médico de Servier para las ilustraciones (https://smart.servier.com). Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.
Fondos
El trabajo en el laboratorio de los autores cuenta con el apoyo de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), subvenciones JA 1823/3-1, 2-1 a SJ y SE 697/6-1, 4-2, { {6}} y 7-1 a MS, gracias a una subvención de Picoquant, el BMBF a través de CalsER Network y el apoyo de Hermann and Lilly Schilling Stiftung im Stifterverband derDeutschen Wissenschaft y de Cure SMA (JAB1920) a SJ.
Disponibilidad de datos y materiales.
No aplica.
Declaraciones
Aprobación ética y consentimiento para participar.
No aplica.
Consentimiento para publicación
No aplica.
Conflicto de intereses
Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
Referencias
1. Aartsma-Rus, A., Straub, V., Hemmings, R., Haas, M., Schlosser-Weber, G., Stoyanova-Beninska, V., Mercuri, E., Muntoni, F., Sepodes, B., Vroom, E. y Balabanov, P. (2017). Desarrollo de terapias de omisión de exones para la distrofia muscular de Duchenne: una revisión crítica y una perspectiva sobre las cuestiones pendientes [Revisión]. Terapéutica con ácidos nucleicos, 27(5), 251–259.https://doi.org/10.1089/nat.2017.0682
2. Ahn, AH y Kunkel, LM (1993). La diversidad estructural y funcional de la distrofina. Genética de la naturaleza, 3(4), 283–291.https://doi.org/10.1038/ng0493-283
3. Al-Zaidy, SA y Mendell, JR (2019). De los ensayos clínicos a la práctica clínica: consideraciones prácticas para la terapia de reemplazo genético en AME tipo 1. Neurología pediátrica, 100, 3–11.https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2019.06.007
4. Alami, NH, Smith, RB, Carrasco, MA, Williams, LA, Winborn, CS, Han, SSW, Kiskinis, E., Winborn, B., Freibaum, BD, Kanagaraj, A., Clare, AJ, Badders , NM, Bilican, B., Chaum, E., Chandran, S., Shaw, CE, Eggan, KC, Maniatis, T. y Taylor, JP (2014). El transporte axonal de los gránulos de ARNm de TDP-43se ve afectado por mutaciones que causan ELA [Research Support, NIH, Extramural Research Support, Non-US Gov't]. Neurona, 81(3),536–543.https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.12.018
5. Alrafah, A., Karyka, E., Coldicott, I., Iremonger, K., Lewis, KE, Ning, K. y Azzouz, M. (2018). Plastin 3 promueve el crecimiento axonal de las neuronas motoras y extiende la supervivencia en un modelo de ratón con atrofia muscular espinal. Molecular Therapy-Methods & Clinical Development, 9, 81–89.https://doi.org/10.1016/j.omtm.2018.01.007
6. Andersen, PM, Forsgren, L., Binzer, M., Nilsson, P., Ala-Hurula, V., Keranen, ML, Bergmark, L., Saarinen, A., Haltia, T., Tarvainen, I ., Kinnunen, E., Udd, B. y Marklund, SL (1996). Esclerosis lateral autosómica recesiva de inicio en adultos asociada con homocigosidad para la mutación Asp90Ala CuZn-superóxido dismutasa. Un estudio clínico y genealógico de 36 pacientes [Research Support, Non-US Gov't]. Cerebro, 119 (parte 4), 1153-1172.https://doi.org/10.1093/brain/119.4.1153
7. Andersen, PM, Nilsson, P., Ala Hurula, V., Keranen, ML, Tarvainen, I., Haltia, T., Nilsson, L., Binzer, M., Forsgren, L. y Marklund, SL (1995). Esclerosis lateral amiotrófica asociada con homocigosidad para una mutación Asp90Ala en CuZn-superóxido dismutasa. Genética de la naturaleza, 10,61–66.
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