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A significant proportion of the adult population has immunological memory against a component of CRISPR
En apenas unos años el sistema de edición del genoma CRISPR se ha convertido en una de las herramientas más prometedoras para modificar el genoma humano con fines terapéuticos. Diferentes estudios han demostrado en modelos animales y células de pacientes cómo CRISPR puede ser utilizado para corregir mutaciones genéticas responsables de enfermedades y se han diseñado terapias que ya están en fase de ensayo clínico en humanos. Sin embargo, pese a los incuestionables avances, todavía queda mucho por descubrir de la tecnología CRISPR, especialmente en lo que respecta a su utilización en personas. Por esta razón, en paralelo a su desarrollo y optimización han surgido diferentes obstáculos a los que hacer frente.
Por ejemplo, hace unos meses, un estudio de la Universidad de Stanford concluía que el sistema inmunitario de algunas personas estaba preparado para reconocer y hacer frente a uno de los componentes de CRISPR, como si de un patógeno se tratara. El sistema CRISPR, derivado de un sistema de defensa frente a patógenos presente en bacterias, consta de dos elementos: una proteína nucleasa que corta el ADN y un fragmento de ARN que reconoce la secuencia de ADN a modificar y guía a la proteína hasta esa posición para que corte el ADN. La proteína nucleasa suele derivar principalmente de Staphylococcus aureus o de Stretptococcus pyogenes, bacterias comunes y presentes en muchas personas que pueden provocar infecciones.
El equipo de la Universidad de Stanford encontró anticuerpos frente a ambas bacterias en más de la mitad de las personas analizadas. Además, detectó linfocitos T dirigidos frente a Cas9 de Staphylococcus aureus (SaCas9) en el 46% de las 13 personas en las que se había analizado su presencia. Los investigadores no detectaron linfocitos T que reconocieran Cas9 de Streptococcus pyogenes (SaCas9), pero no descartaron que no se tratara de un problema de la técnica utilizada. En cualquier caso, el estudio apuntaba a que podía existir una memoria inmunitaria a uno de los componentes de CRISPR.
Un reciente trabajo, dirigido por la Universidad de Berlín, acaba de confirmar la inmunidad a la proteína Cas9 derivada de Streptococcus pyogenes. Los investigadores analizaron si la exposición a SpCas9 podía desencadenar una respuesta inmunitaria adaptativa en humanos. Para ello estimularon células mononucleares obtenidas de la sangre de 48 voluntarios adultos con proteína Cas9 derivada de Streptococcus pyogenes y evaluaron si se producía una respuesta inmunitaria acorde con una exposición previa y registro del patógeno en el sistema inmunitario. Tal y como esperaban la estimulación con SpCas9 inducía una respuesta mediada por mecanismos propios de la existencia de una memoria celular frente a Streptococcus pyogenes. Además, también encontraron activación frente a proteínas Cas derivadas de otras bacterias, que también se están utilizando para desarrollar otros sistemas CRISPR.
La proporción de Los linfocitos T efectores (responsables de activar el sistema inmunitario) respecto a los linfocitos T reguladores (que tienen entre otras funciones regular la proliferación de los linfocitos T efectores) controla la reactividad inmune dentro del conjunto de linfocitos T. En el trabajo, los investigadores detectaron una elevada frecuencia de linfocitos T reguladores respecto a los linfocitos T reactivos a SpCas9. Estos niveles de linfocitos T reguladores son capaces de mitigar la activación, proliferación y expansión de los linfocitos reactivos.
“Estos tipos de células inmunitarias pueden producir respuestas que no son bien recibidas recibidas durante la terapia génica, alterando potencialmente la seguridad y eficacia de la tecnología,” señala Dimitrios Laurin Wagner, primer autor del trabajo. “CRISPR-Cas9 podría además favorecer este riesgo y es algo para lo que necesitamos estar preparados”.
Los autores proponen que para asegurar la eficacia de CRISPR como tecnología de edición del genoma habría que monitorizar la respuesta inmunitaria adaptativa mediada por los linfocitos T efectores. Esta monitorización debería realizarse antes y durante los ensayos clínicos en los que se utilice CRISPR. De este modo, señalan los investigadores, podría identificarse a pacientes potencialmente de alto riesgo. En aquellos pacientes con proporción inadecuada de linfocitos T reguladores y linfocitos T efectores y con fuerte respuesta inmunitaria la edición del genoma mediante CRISPR con nucleasas Cas podría ser limitada y tener efectos adversos.
“Hemos desarrollado una prueba que permitirá asegurar que los productos celulares pueden ser utilizados con confianza,” señala Schmuck-Henneresse, director del trabajo. “Puede utilizarse para determinar de forma fiable si el riesgo de una reacción inmunitaria es bajo”.
Los investigadores recuerdan que los problemas principales surgirían de las aplicaciones de CRISPR in vivo, en las que los componentes de CRISPR se administran al organismo (en tejidos específicos o de forma sistémica) y quedan expuestos a la acción del sistema inmunitario. En esta situación plantean que una solución podría ser la administración de inmunosupresores. En el caso de utilizar CRISPR como terapia ex vivo, las implicaciones de la activación del sistema inmunitario son menores. Las terapias ex vivo consisten en tomar células del paciente, modificarlas genéticamente, amplificarlas hasta tener números suficientes y devolverlas al paciente. Esta estrategia minimiza el contacto del sistema inmunitario con los componentes de CRISPR. No obstante, existe cierto riesgo ya que la degradación de la nucleasa en las células puede llevar a que algunos fragmentos de la misma queden expuestos en la superficie, lo que haría que un sistema inmunitario preparado para hacerle frente pueda desencadenar una respuesta inmunitaria.
Cada vez más cerca de ser utilizado en un contexto clínico con pacientes, y en medio de la controversia actual sobre el reciente anuncio de su utilización para obtener los primeros bebés modificados genéticamente, el sistema CRISPR de edición del genoma se enfrenta a retos cada vez mayores para garantizar su seguridad y eficacia en los pacientes. Si los linfocitos T que reconocen Cas9 inician una respuesta inmunitaria y atacan las células modificadas, no solo habría que enfrentarse a una respuesta del organismo no deseada que podría llegar a comprometer la salud del paciente, sino también a una interferencia con la eficacia de CRISPR. Por esta razón, conocer el estado inmunitario del paciente se convierte en un factor tan determinante. En cualquier caso, los investigadores reconocen que serán necesarios más estudios, para evaluar entre otros factores, si la regulación de la proporción de linfocitos T puede evitar los daños de una respuesta inflamatoria en los tejidos modificados por CRISPR-Cas9 por parte del sistema inmunitario.