Los científicos identificaron que la disfunción de un compartimento celular llamado retículo endoplásmico (RE) podría desempeñar un papel clave en impulsar la muerte de las células nerviosas asociada a la FA, pero la terapia génica también pudo restaurar una función más normal de este orgánulo.

“En conjunto, estos resultados representan un hallazgo novedoso para la patogénesis de la enfermedad [desarrollo] que muestra un daño estructural dramático en el RE en [FA], valida el perfil de eficacia de nuestro enfoque de edición del gen FXN en un modelo relevante para la enfermedad y respalda nuestro enfoque como una estrategia eficaz. para una intervención terapéutica para la ataxia de Friedreich”, escribieron los investigadores.

El estudio, » La edición de genes mejora los contactos retículo endoplásmico-mitocondrial y la respuesta de la proteína desplegada en las neuronas derivadas de iPSC con ataxia de Friedreich «, se publicó en Frontiers in Pharmacology .

En la FA, las mutaciones en FXN provocan una falta de la proteína frataxina, que es importante para la producción de energía en compartimentos celulares llamados mitocondrias. Se cree que la consiguiente disfunción de las mitocondrias y la alteración de la producción de energía son procesos celulares clave que provocan el daño de las células nerviosas en la AF.

En la gran mayoría de los casos, las mutaciones que causan la FA implican la repetición excesiva de un trío de componentes básicos del ADN (una guanina (G) y dos adeninas (AA)) en un lugar determinado de ambas copias de FXN . Estas expansiones repetidas de los trinucleótidos GAA interrumpen la actividad del gen, inhibiendo así la producción de frataxina.

Anteriormente, los investigadores desarrollaron una terapia de edición genética para corregir este defecto. Básicamente, el enfoque tiene como objetivo recolectar las propias células madre hematopoyéticas de una persona (las precursoras de todos los tipos de células sanguíneas maduras en el cuerpo) y editarlas en el laboratorio para eliminar el exceso de repeticiones GAA en FXN . Esto se hace utilizando CRISPR/Cas9 , una tecnología de edición de genes ganadora del Premio Nobel.

La teoría es que esas células madre corregidas podrían luego devolverse al paciente, donde repoblarían el cuerpo con células sanas productoras de frataxina, retardando así la progresión de los síntomas de la FA .

El estudio y sus resultados.

En el estudio reciente, los investigadores se propusieron probar la seguridad y eficacia de este enfoque terapéutico en un modelo preclínico relevante para la enfermedad. Generaron células nerviosas derivadas de pacientes con FA, así como células nerviosas derivadas de personas sanas, comparándolas con versiones editadas genéticamente de las mismas células.

Como se esperaba, los niveles de proteína frataxina disminuyeron significativamente en las células de pacientes con FA en comparación con las células sanas. Las células derivadas de los pacientes también exhibieron varias anomalías relacionadas con la enfermedad, incluidos cambios estructurales de las células nerviosas, aumento de los marcadores de muerte celular, disfunción mitocondrial y estrés oxidativo, un tipo de daño celular asociado con alteraciones mitocondriales que se observa en la AF.

Estos déficits se evitaron en las células de los pacientes editadas genéticamente, y también se observaron aumentos en la producción de frataxina.

Los análisis genéticos revelaron muchas alteraciones en las células derivadas de pacientes en comparación con las sanas. Varios genes asociados con funciones críticas del retículo endoplásmico, o RE, tuvieron una menor actividad en células derivadas de pacientes, por ejemplo, pero eso se normalizó en gran medida con la terapia de edición de genes.

El RE es un compartimento celular involucrado principalmente en la producción de proteínas y su plegado en las estructuras adecuadas. Su disfunción puede provocar la acumulación de proteínas defectuosas que alteran drásticamente la función celular.

También tiene una estrecha relación con las mitocondrias; Los dos orgánulos forman contactos físicos que participan en la regulación de varios procesos que apoyan el equilibrio celular u homeostasis.

Experimentos adicionales revelaron notables defectos funcionales del RE en las células del paciente, así como reducciones en el número de sitios de interacción entre las mitocondrias y el RE, con «estructuras del RE sorprendentemente comprometidas», señalaron los autores. Estas anomalías se revirtieron nuevamente en las células derivadas del paciente editadas con genes.

Tomando toda la evidencia en conjunto, los investigadores creen que los problemas en la sala de emergencias pueden provocar una toxicidad de proteínas que contribuye a la muerte de las células nerviosas en la FA. Al restaurar una dinámica mitocondrial y del RE más normal, la terapia de edición genética puede ayudar a proteger las células nerviosas.

«En conjunto, los resultados de este estudio representan un perfil de eficacia crucial de nuestro enfoque CRISPR/Cas9 en un modelo de enfermedad relevante de [AF]», escribieron los investigadores, y concluyeron que el estudio posiciona la terapia de edición genética «como una estrategia eficaz para la terapia». Intervención para la ataxia de Friedreich”.