Avances en terapia génica: Resultados recientes en enfermedades hematológicas hereditarias

El desarrollo de nuevos vectores de transferencia génica ha permitido dar comienzo a una nueva generación de ensayos clínicos de terapia génica cuya eficacia y seguridad supondrán, sin duda, un cambio sustancial en la forma de tratar determinadas enfermedades de mal pronóstico.

La revista Journal of Gene Medicine muestra que en el año 2015 están en marcha un total de 2.142 ensayos clínicos de terapia génica. Aunque la mayor parte de estos ensayos tiene como objeto el tratamiento del cáncer (64,2%), la terapia de enfermedades monogénicas (9,2% del total) está ofreciendo resultados muy destacables tanto por su eficacia, como también por su seguridad.

La inmensa mayoría de los protocolos de terapia génica actual se fundamentan en la terapia génica de adición; bien a través de vectores integrativos que facilitan la inserción del gen terapéutico en el genoma de las células diana, o bien a través de vectores no integrativos. Entre los vectores integrativos de mayor utilización se encuentran los vectores gammaretrovirales (RV) y los vectores lentivirales (LV). Por otra parte, los vectores adenoasociados (AAV) constituyen los vectores no integrativos más utilizados en el tratamiento de enfermedades monogénicas.

En función de la patología a tratar y del tipo de célula que se desea modificar genéticamente, los tratamientos de terapia génica se pueden realizar ex vivo, sobre células extraídas del paciente, o in vivo, inoculando directamente el vector de transferencia en el mismo.

Entre los ensayos clínicos de enfermedades monogénicas que están en marcha destacan por su eficacia los que se están realizando sobre células madre hematopoyéticas (CMH). La modificación genética de estas células se ha realizado a través de manipulaciones ex vivo, y fundamentalmente para el tratamiento de enfermedades hematológicas (inmunodeficiencias primarias, talasemias, entre otras) No obstante, el trasplante de células madre hematopoyéticas que facilitan la expresión de genes terapéuticos en las diferentes células sanguíneas se ha utilizado también para el tratamiento de enfermedades no hematológicas, tales como determinadas leucodistrofias (adrenoleucodistrofia y leucodistrofia metacromática).

Entre los ensayos de terapia génica in vivo que están en marcha, son muy de destacar los que se refieren al tratamiento de la hemofilia B, ya que están experimentando importantes progresos en estos últimos años.

1.- Logros representativos observados en ensayos clínicos de terapia génica sobre células madre hematopoyéticas:

Hasta que los laboratorios de genética molecular ofrezcan alternativas eficaces para el tratamiento de mutaciones dominantes, el tratamiento genético de las enfermedades monogénicas se está centrando en aquellas que están asociadas a mutaciones recesivas, en las cuales la expresión de una copia funcional del correspondiente gen pueda ser suficiente para el tratamiento eficaz de la enfermedad.

El procedimiento básico que se emplea para la terapia génica de estas enfermedades consiste en la obtención de las CMHs a partir de la médula ósea del paciente, o de la sangre periférica tras un proceso de movilización de las mismas con factores de crecimiento. A partir de estas muestras se realiza la purificación de las células madre, a través de sistemas de inmunoselección de células positivas al marcador CD34 (marcador que se expresa en la membrana de las CMHs). Una vez purificadas las CMHs, éstas se incuban con los vectores terapéuticos durante 3-5 días, para facilitar la transducción de las células con el vector terapéutico. Finalizado este proceso, las células son reinfundidas en el paciente. En ocasiones como paso previo a la infusión de las células, los pacientes reciben un tratamiento de quimioterapia para facilitar el injerto de las células corregidas genéticamente

1.1. Inserción de genes en células madre hematopoyéticas para el tratamiento de enfermedades del sistema hematopoyético (inmunodeficiencias y hemoglobinopatías). Inmunodeficiencia severa combinada ADA (ADA-SCID):

La ausencia de la enzima adenosinadesaminasa implica una acumulación del sustrato desoxiadenosina, que a su vez genera aumentos de dATP y de S-adenosil-homocisteína, particularmente tóxicos para los linfocitos T y B.

En el año 2009 el Dr. Aiuti reportó los resultados del seguimiento a largo plazo de 10 pacientes de ADA-SCID que no tenían un donante familiar HLA-idéntico y que fueron tratados por terapia génica. Como paso previo a la infusión de las células corregidas, los pacientes fueron acondicionados con dosis no submieloablativas de busulfán, para facilitar el prendimiento en la médula ósea de las células madre corregidas.

Como vector terapéutico se utilizó un vector gammaretroviral con LTR activos. A pesar de que estos pacientes se trataron con vectores gammaretrovirales de primera generación, ninguno de estos pacientes mostró fenómenos de oncogénesis insercional. Así, en ninguno de los pacientes se observó que la integración de los genes terapéuticos en el genoma de sus CMHs supuso la inducción de leucemias o mielodisplasias, como los que se observaron en pacientes con X1-SCID o Wiskott-Aldrich.

La supervivencia a los 4 años de seguimiento fue del 100%. Nueve pacientes mostraron reconstitución inmune con incremento muy significativo en el número de células T, y normalización de la función de estas células. Ocho pacientes dejaron de requerir terapia de remplazamiento con ADA. En los 5 pacientes en los que se retiró la infusión de inmunoglobulinas se observó producción de anticuerpos específicos a la inmunización con antígenos virales. Ello facilitó que los pacientes realizaran una vida normal fuera de las unidades de aislamiento. Con este vector se han tratado ya más de 40 pacientes, siendo la supervivencia del 100%. Asimismo, en más del 70% de los casos la terapia de remplazamiento con ADA pudo ser retirada.

Puesto que los vectores gammaretrovirales de primera generación generaron fenómenos de oncogénesis insercional en otras patologías, recientemente se ha desarrollado un nuevo vector que ofrece mayores garantías de seguridad. Se trata de un vector lentiviral autoinactivado que porta el gen ADA, y en el cual determinadas secuencias de DNA presentes en las repeticiones largas invertidas (LTR) del lentivirus se han inactivado para limitar los riesgos de oncogénesis insercional. Con este vector se ha puesto en marcha un ensayo clínico internacional, que se está llevando a cabo por los equipos de los Drs Adrian Thrasher (R.U.), David Williams (Boston. USA) y Donald Kohn (Los Angeles, USA). Los resultados preliminares obtenidos en este ensayo muestran eficacias clínicas comparables a las observadas en el ensayo del Dr Aiuti con el vector gammaretroviral, y ofrecen todavía mayores garantían de seguridad.

Inmunodeficiencia SCID-X1:

Esta inmunodeficiencia representa el 40-50% de todas las inmunodeficiencias severas combinadas. Se produce por mutaciones en el gen que codifica el receptor gamma de la IL-2, y forma parte de receptores de numerosas otras interleuquinas, Como consecuencia de su pérdida de función, se produce un defecto proliferativo en linfocitos T y células NK, y una disfunción en los linfocitos B.

El primer ensayo clínico de terapia génica de la inmunodeficiencia X1-SCID lo realizaron los Drs Alain Fischer y Marina Cavazzana en el Hospital Necker de París, y posteriormente los Drs Thrasher y Gaspar en Londres. Ninguno de estos pacientes recibió acondicionamiento como tratamiento previo a la infusión de las CMHs corregidas.

Este ensayo también se realizó con un vector gammaretroviral de primera generación, con LTR activos, y constituye el primer modelo clínico en el que se muestra el potencial oncogénico de los vectores gammaretrovirales de primera generación, como consecuencia de su capacidad de transactivar oncogenes próximos a su sitio de inserción. Esto ocurrió en 5 de los más de 20 pacientes X1-SCID tratados por terapia génica. Mientras que uno de estos pacientes falleció por tal complicación, los cuatro restantes se pudieron tratar con éxito. Pasados los 5 años post-infusión no se han observado más casos de oncogénesis insercional. A los más de 14 años de seguimiento, los pacientes continúan con una linfopoyesis activa, incluso en aquellos casos en los que se generaron fenómenos de leucemogénesis. Aunque la producción de linfocitos B es más deficiente en comparación a la de linfocitos T, algunos pacientes son capaces de mantener la producción de inmunoglobulinas. A pesar del riego que supone el fenómeno de oncogénesis insercional inducido por vectores gammaretrovirales, se ha estimado que en el caso de los pacientes X1-SCID el riesgo de muerte por esta complicación es inferior al que supone un trasplante alogénico de CMHs a partir de donantes no familiares.

Para minimizar los riesgos de oncogénesis insercional, se ha desarrollado un nuevo vector de mayor seguridad, consistente en un vector también gammaretroviral, pero con las LTR autoinactivadas. Con este vector está en marcha un ensayo clínico internacional por los equipos de los Drs Thrasher (R.U.), Cavazzana (Paris), Williams (Boston. USA) y Kohn (Los Angeles, USA). Hasta la fecha se han tratado 12 pacientes, uno de los cuales falleció pero como consecuencia de la progresión de la infección que ya cursaba en el momento de la infusión de las células. El resto de los pacientes ha mostrado una recuperación de las células del sistema inmune comparable a la observada con el vector gammaretroviral de primera generación, sin que se haya observado en este caso ningún fenómeno de oncogénesis por inserción.

Síndrome de Wiskott-Aldrich (SWA):

El SWA consiste en una inmunodeficiencia primaria asociada a trombocitopenia, eczema y autoinmunidad como consecuencia de mutaciones en el gen de WA localizado en el cromosoma X.

El progreso de la terapia génica de SWA es muy similar al seguido por la inmunodeficiencia X1-SCID. En el año 2010 el equipo del Dr Christof Klein reportó los resultados obtenidos a los 2 años de seguimiento de los dos primeros pacientes con SWA tratados mediante terapia génica con un vector gammaretroviral. En ambos casos la clínica de los pacientes mejoró marcadamente, con resolución de la predisposición hemorrágica de los pacientes, eczemas, autoinmunidad e infecciones. Aunque la mayor parte de estos pacientes mostraron injerto con las células corregidas a largo plazo, el vector gammaretroviral también generó fenómenos de oncogénesis insercional.

Por este motivo, dos instituciones independientes, MolMed (Milán, Italia) y Genethon (Evry, Francia) desarrollaron nuevos vectores lentivirales para el tratamiento del SWA. En ambos casos el gen de WA estaba regulado por secuencias del propio promotor endógeno. En el año 2013, el equipo del Dr Aitui reportó los resultados obtenidos de los 3 primeros pacientes tratados con el vector de MolMed. En este caso, además de mostrarse evidente mejoría clínica, no se observaron efectos de oncogénesis insercional. El seguimiento de 6 pacientes durante más de seis años sigue evidenciando la seguridad de la terapia génica asociada a este vector lentiviral. De manera análoga, los equipos de los Drs Thrasher, Cavazzana y Williams han mostrado beneficio clínico en los 10 pacientes tratados en un ensayo clínico multicéntrico realizado con el vector de Genethon, sin que se hayan observado tampoco procesos de oncogénesis insercional.

Talasemia Beta:

Los primeros resultados clínicos relacionados con la terapia génica de pacientes con Talasemia Beta los reportó la Dra. Marina Cavazana en 2010. En este ensayo se mostró cómo un paciente que era dependiente de transfusiones periódicas de sangre se hizo independiente de las mismas después de ser tratado con un lentivirus portador del gen de la globina beta (Vector lentiglobina desarrollado por Bluebird). En el Congreso de 2015 de la Asociación Europea de Hematología, el beneficio clínico asociado a la terapia génica con este vector se ha confirmado en dos nuevos pacientes con Talasemia Beta, y también en un paciente con drepanocitosis. De manera transitoria, en algún paciente se observaron expansiones de determinados clones de CMHs portadores del vector terapéutico. No obstante, no se ha reportado a día de hoy ningún fenómeno de oncogénesis insercional en los ensayos de terapia génica de estas hemoglobinopatías.

Otros ensayos de terapia génica sobre células madre hematopoyética:

En la actualidad están en marcha otros ensayos clínicos de terapia génica análogos a los aquí descritos, tal como es el caso de la granulomatosis crónica. En nuestro laboratorio disponemos de un plan de investigación de terapia génica de CMHs que tiene por objeto el desarrollo de nuevas terapias de fallos congénitos de médula ósea (anemia de Fanconi), así como de anemias raras (déficit de piruvatoquinasa eritrocitaria) e inmunodeficiencias (deficiencia de adhesión leucocitaria tipo I). Para el tratamiento de la Anemia de Fanconi del subtipo A y la deficiencia piruvatoquinasa eritrocitaria, nuestro laboratorio ha desarrollado ya sendos vectores lentivirales que han sido designados por la Comisión Europea como Medicamentos Huérfanos para estas enfermedades, y en el caso de la anemia de Fanconi hemos obtenido ya la aprobación de la Agencia Española del Medicamento y Productos Sanitarios del ensyo clínico de terapia génica. Secuencialmente propondremos la aprobación de los ensayos clínicos de terapia génica de pacientes con las otras patologías.

1.2. Inserción de genes en células madre hematopoyéticas para el tratamiento de enfermedades que no son del sistema hematopoyético (Leucodistrofias)

La inserción de genes terapéuticos en las CMHs está demostrando que no sólo permite el tratamiento eficaz del patologías asociadas a defectos en células de la sangre. Además de ello, la expresión de determinadas proteínas terpéuticas en células de la sangre permite su difusión a tejidos diana tales como las células del sistema nervioso.

Este ha sido el caso de la adrenoleucodistrofia y la leucodistrofia metacromática. En ambos casos se produce una neurodegeneración como consecuencia de la acumulación de sustratos tóxicos generan desmielinización en células del sistema nervioso. Puesto que las células monocíticas de la sangre pueden atravesar la barrera hematoencefálica, se pensó que la expresión de genes terapéuticos en dichas células – a través de la corrección de las CMHs tratadas con los vectores terapéuticos – podría mejorar la sintomatología de estas patologías. Así, los equipos de la Dra Nathalie Cartier en París y de la Dra Biffi en Milán pudieron demostrar en pacientes con adrenoleucodistrofia y leucodistrofia metacromática, respectivamente, que la modificación genética de las CMHs de pacientes presintomáticos podía prevenir y/o detener los síntomas característicos de estas enfermedades. En ambos casos las CMHs se trataron con vectores lentivirales portadores de los genes terapéuticos (ABCD1 y arilsulfatasa A, respectivamente). En ambos ensayos clínicos la seguridad de la aproximación terapéutica está siendo también demostrada.

2. Logros representativos de terapia génica in vivo:

A diferencia de lo mostrado en los apartados anteriores, la terapia génica de la hemofília B se está realizando mediante el uso de vectores no integrativos, en particular de vectores adenoasociados (AAV), inoculados directamente en los pacientes (terapia génica in vivo). Así, el ensayo clínico que actualmente está llevando a cabo el Dr Nathwany en el Reino Unido está mostrando que la expresión del factor IX dirigida a células de hígado permite aminorar muy significativamente los eventos de sangrado de estos pacientes, y por tanto de las medidas profilácticas consistentes en la administración periódica del factor IX. La modesta inmunogenicidad asociada a la utilización de un AAV de serotipo 8, y la expresión dirigida del factor IX a células del hígado, parecen haber sido factores esenciales que justifican el beneficio clínico de este protocolo.

3. La seguridad en Terapia Génica:

Tras el accidente del ensayo del déficit de Ornitín Transcarbamilasa (OTC), en el cual un paciente falleció como consecuencia de la inoculación de un vector adenoviral, los problemas más serios de la terapia génica han estado asociados al uso de vectores integrativos de la familia de los gammaretrovirus. En algunos ensayos clínicos (X1-SCID y Wiskott-Aldrich), pero no en otros (ADA-SCID), determinadas inserciones del vector terapéutico transactivaron oncogenes próximos al sitio de inserción. Estas inserciones constituyeron, pues, el evento inicial para la generación de un clon tumoral en el paciente.

A diferencia de lo que ocurre con los vectores gamaretrovirales de primera generación, los vectores lentivirales y los vectores gammaretrovirales autoinactivados en sus secuencias LTR muestran un patrón de seguridad muy superior. Como consecuencia de la mejoría en el diseño de los vectores de segunda generación, ninguno de los ensayos clínicos actualmente en marcha que utilizan los vectores de nueva generación ha mostrado fenómenos de oncogénesis insercional. Dado que algunos de estos ensayos clínicos llevan en marcha más de 10 años, confiamos que la seguridad de la terapia génica con vectores optimizados prosiga su buena marcha. Ello permitirá extender su uso para el tratamiento de un amplio abanico de patologías graves que actualmente no disponen de terapias eficaces alternativas.

4. Páginas web de interés:

Páginas web de las Sociedades Española, Europea y Americana de Terapia Génica y Celular. En ellas se describen los avances más importantes en el campo de la terapia génica y disponen de enlaces con otras páginas web relacionadas con distintos aspectos de la terapia génica y celular.

  • Sociedad Española de Terapia Génica y Celular: www.SETGyC.es
  • European Society for gene and Cell Therapy: www.esgct.eu
  • American Society for gene and Cell Therapy: www.asgct.org
  • Agencia Europea del Medicamento: www.EMA.europa.eu. Se describen los aspectos reguladores más relevantes relacionados con las terapias avanzadas, incluyendo las terapias génicas.
  • Clinical Trials.Gov: www.clinicaltrials.gov. En esta página se describen todos los ensayos clínicos en marcha, incluyendo los realizados en el campo de la terapia génica.

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