TERAPIAS AVANZADAS El concepto de medicamento está
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TERAPIAS AVANZADAS El concepto de medicamento está experimentando desde hace algunos años una modificación notable, al incluirse a un conjunto de productos que integran lo que globalmente se denominan como terapias avanzadas. Entre ellas se incluyen la terapia génica, la terapia celular somática y la terapia de ingeniería tisular. Considerando su relativa novedad y la incuestionable complejidad científica y ética que implica su producción y uso, la Unión Europea estableció no hace mucho la regulación legal para los medicamentos de terapia avanzada preparados industrialmente o en cuya fabricación intervenga un proceso industrial. Para ello, el Parlamento Europeo y el Consejo elaboraron en 2007 el Reglamento (CE) nº 1394/2007 sobre medicamentos de terapia avanzada. En él se establecían las definiciones de cada uno de estos tipos de medicamentos y productos, de entre las que cabe destacar las siguientes: - Medicamento de terapia avanzada: uno de los siguientes medicamentos de uso humano: de terapia génica, de terapia celular somática, o derivado de la ingeniería tisular. - Producto derivado de la ingeniería tisular: el que contiene o está constituido por células o tejidos obtenidos por ingeniería celular o tisular y tiene la capacidad de regenerar, reparar o sustituir un tejido humano, o se utiliza en personas o se les administra con ese fin. Puede contener células o tejidos de origen humano, animal o ambos, como también productos celulares, biomoléculas, biomateriales, sustancias químicas, soportes o matrices. - Medicamento combinado de terapia avanzada: el que incorpora como parte integral uno o más productos sanitarios en el sentido de la Directiva 93/42/CEE, o uno o más productos sanitarios implantables activos en el sentido de la Directiva 90/385/CEE. Su parte celular o tisular debe también contener células o tejidos viables o, cuando no sean viables, debe poder ejercer una acción en el cuerpo humano que se considere fundamental respecto de la de los productos sanitarios mencionados. - Medicamento de terapia avanzada de uso autólogo: el que contiene tejidos y células procedentes del organismo del propio paciente, y que se le administra. Uno de los aspectos más relevantes de esta regulación es el establecimiento de una clasificación de los medicamentos de terapia avanzada. (ATMP; Advanced Therapy Medicinal Products)1. - Medicamento de terapia génica (GT, Gene Therapy): Medicamento biológico que tiene las siguientes características: o Incluye un principio activo que contiene un ácido nucleico recombinante, o está constituido por él, utilizado en seres humanos, o administrado a los mismos, con la finalidad de regular, reparar, remplazar, añadir o eliminar una secuencia genética. o Sus efectos terapéuticos, preventivos o diagnósticos están directamente relacionados con la secuencia de ácido nucleico que contiene, o con el producto de la expresión genética de esta secuencia. o No se considera medicamento de terapia génica a ninguna vacuna frente a enfermedades infecciosas. - Medicamento de terapia celular somática (sCT; somatic Cell Therapy) o Contiene células o tejidos, o están constituidos por ellos, que han sido objeto de una manipulación sustancial de modo que se hayan alterado sus características biológicas, funciones fisiológicas o propiedades estructurales pertinentes para el uso clínico previsto, o por células o tejidos que no se pretenden destinar a la misma función esencial en el receptor y en el donante. o Se presenta con propiedades para ser usado por seres humanos, o administrado a los mismos, con objeto de tratar, prevenir o diagnosticar una enfermedad mediante la acción farmacológica, inmunológica o metabólica de sus células o tejidos. Pinheiro MH. Scientific Recommendation on the Classification of ATMPs. http://www.emea.europa.eu/pdfs/conferenceflyers/cat_atmp_workshop_apr2009/08_Classification_of_ATMPs.pdf 1 - Terapia de ingeniería tisular (TEP: Tissue Engineered Product): o Contiene células o tejidos modificados con propiedades para, o usados en, o administrados a seres humanos con el objetivo de regenerar, reparar o remplazar un tejido humano. o Puede contener tanto células viables como no viables. Se excluyen de esta categoría a aquellos productos que no contienen ninguna célula viable y que no actúa principalmente a través de una acción metabólica. La clasificación de los diversos productos en una de estas tres categorías está sujeta a una serie de reglas. Por ejemplo, cuando se incluye en el producto tanto células o tejidos autólogos como alogénicos, el producto tendrá la consideración prioritaria como de uso alogénico. En los casos donde el productos puedan incluirse en las categorías de TEP (ingeniería tisular) o sCT (terapia celular), se le considera prioritariamente como un nTEP. De igual manera, cuando pueda incluirse en cualquiera de las tres categorías, el orden de prelación establecido es GT>TEP>sCT. El día 19 de junio de 2009, el Comité de Terapias Avanzadas (Committee for Advanced Therapies, CAT) de la Agencia Europea de Medicamentos (EMEA) adoptó su primera recomendación científica de clasificación de un medicamento de terapia avanzada. Concretamente, se trataba de un medicamento de terapia celular somática destinado al tratamiento de las úlceras venosas crónicas en las piernas, compuesto básicamente por fibroblastos y keratinocitos alogénicos humanos modificados, administrados conjuntamente con fibrina como componente estructural. Tras él, se han ido clasificando2 otras propuestas, recogidas en la Tabla 1. Tabla 1. Primeros medicamentos de terapia avanzada clasificados por el Comité de Terapias Avanzadas (CAT) de la Agencia Europea de Medicamentos (EMEA). Descripción del producto Área terapéutica Clasificación Células dendríticas tolerogénicas autólogas derivadas de Artritis reumatoide sCT no monocitos procedentes de sangre periférica. combinado. Combinación de lisados de celulas tumorales (autólogas y Oncología: glioblastoma. sCT. alogénicas) y células vivas de una línea celular de glioblastoma. Linfocitos T haploindénticos del donante, modificados Oncología: Tratamiento coadyuvante sCT. para expresar el gen HSV-Tk. después de un trasplante de médula ósea en pacientes con leucemia aguda de alto riesgo. Suspensión de células derivadas de células musculares Urología/Ginecología: Regeneración TEP no esqueléticas (mioblastos) autólogas expandidas. del músculo del esfínter uretral combinado. externo (rabdosfinter) en pacientes con incontinencia urinaria de urgencia. Medicamento inmunoterapéutico compuesto de células Oncología: Cáncer de colon. sCT. tumorales autólogas. Medicamento de terapia avanzada con células T citotóxicas Oncología: Cáncer de ovario. sCT. de origen humano sustancialmente modificadas. Medicamento de terapia avanzada compuesto de Dermatología: Úlceras venosas sCT. fibroblastos y keratinocitos alogénicos humanos crónicas. sustancialmente modificados, administrados conjuntamente con fibrina como componente estructural. Terapia génica Gracias al mapeo genético se están localizando genes relacionados con enfermedades tan comunes como la hipertensión arterial, la diabetes o la insuficiencia cardiaca. Muchas de estas enfermedades están influidas por varios genes – o por su deficiencia – y, por ello, reciben el nombre de enfermedades poligénicas. En un sentido amplio, de hecho podríamos considerar que la mayor parte de las enfermedades que afligen al ser humano son poligénicas, incluyendo aquellas 2 http://www.emea.europa.eu/htms/human/advanced_therapies/recommendations.htm (visitada el 4 de diciembre de 2009) provocadas por infecciones, dado que la constitución genética puede determinar una cierta resistencia o sensibiliad frente a ellas. Asimismo, existe un amplio colectivo de enfermedades monogénicas, cuya existencia depende de un solo gen defectuoso y que constituyen más del 80% de las más de 8.000 enfermedades raras descritas hasta ahora y que, aunque su prevalencia individual es inferior a 1 caso por cada 2.000 habitantes, conjuntamente provocan el 5-8% de todas las hospitalizaciones infantiles y afectan gravemente a más de 35 millones de ciudadanos europeos3. Qué duda cabe que la terapia génica aparece como la respuesta ideal ante este grave problema, en la medida que permitiría corregir defectos genéticos, bloquear ciertas alteraciones moleculares nocivas (oncogenes) o sus efectos, y facilitar otros tratamientos (como anular la resistencia a ciertos fármacos o incrementar la tolerancia a otros)4. Conviene, no obstante, tener en cuenta algunos riesgos ligados a la terapia génica, ya que lo que tiene de bueno, en determinadas circunstancias puede volverse contra el propio paciente. Esto es porque la modificación del material genético de una célula afecta tanto a la célula como a sus descendientes. De ahí que estemos actualmente inmersos en un gran debate de los peligros potenciales del uso de un tratamiento que diseña deliberadamente cambios genéticos que son potencialmente propagables, teniendo en cuenta que todas las integraciones cromosómicas poseen el potencial de alteración fortuita de material genético – mutagénesis – que puede derivar en oncogénesis u otros graves trastornos. Estos temores pueden alcanzar la categoría de miedo cuando la terapia génica implica alteraciones genéticas de la línea germinal (células reproductoras: óvulos y espermatozoides), porque cualquier problema podría transmitirse a los hijos del paciente. La definición de terapia génica ha ido evolucionando con el tiempo. Entre las primeras puede citarse la de introducción de material exógeno (natural o recombinante) en sujetos humanos para corregir deficiencias celulares expresadas en el nivel fenotípico. Sin embargo, actualmente la terapia génica engloba un amplio rango de posibilidades que no pueden ser incluidas en una descripción tan general y el término ha evolucionado incluyendo transferencias génicas de naturaleza preventiva y aquellas que contribuyen al avance de la investigación médica. Sobre la base anterior, podríamos aceptar – sin ningún carácter excluyente – que la terapia génica consiste en una transferencia de material genético nuevo a células de un individuo dando lugar a un beneficio terapéutico para el mismo, consistente en corregir defectos genéticos, bloquear ciertas alteraciones moleculares nocivas (oncogenes) o sus efectos, y facilitar otros tratamientos (anular la resistencia a ciertos fármacos o incrementar la tolerancia a otros). Para ello, se emplean dos sistemas: • In vivo: Introducir directamente el gen en las células del tejido diana. • Ex vivo: Obtener células del paciente, tratarlas y volver a introducirlas (linfocitos T, hepatocitos, etc.). Antes de proseguir es importante mencionar tres conceptos fundamentales en terapia génica: - Transfección: Adquisición de nuevo material genético por una célula humana, por incorporación de ADN adicional. - Vectores: Sistemas que ayudan en el proceso de transferencia de un gen exógeno a la célula, facilitando la entrada y biodisponibilidad intracelular del mismo, de tal modo que este pueda funcionar correctamente. Pueden ser víricos y no víricos. - Eficiencia transfectiva: Capacidad relativa para transfectar selectivamente a una población determinada de células. Vectores virales Cuéllar S. Novedades terapéuticas en medicamentos huérfanos, en Estados Unidos y en la Unión Europea. Ponencia presentada en el IV Congreso Internacional de Medicamentos Huérfanos y Enfermedades Raras. Sevilla, 19-21 de febrero de 2009. 4 Fillat C, Abate-Daga D. Terapia génica. En “Plan Nacional de Formación Continuada en Biotecnología y Biofármacos, Módulo II”. Consejo General de Colegios Oficiales de Farmacéuticos, Madrid, 2009-2010. 3 Los vectores son indispensables para el proceso de transferencia genética y de ellos depende en gran medida la eficiencia transfectiva. Los primeros vectores empleados experimentalmente han sido los vectores virales, auténticos virus que, tras sufrir un proceso de transformación previo – al que muchos se refieren como un auténtico “capado” del virus – reciben una carga genética adicional para que, aprovechando su enorme capacidad de invadir células y utilizar su maquinaria genética, pueda ser incorporada al propio material genético celular. Las ventajas de los vectores virales son muchas: infectan a casi todas las células, suelen dejar solo una copia en el genoma, tienen una estructura genómica viral bien conocida generalmente, la manipulación celular ex vivo no suele producir lesiones y todas las etapas del proceso son controlables, en principio. Pero también tienen importantes incovenientes, que conviene no olvidar: el ADN viral puede insertarse en regiones esenciales del genoma celular (provocando la activación de oncogenes o de otros genes defectuosos), pueden activar virus latentes o transformarse en virus patológicos, al recombinarse con el genoma celular. Dentro de los vectores virales, los más estudiados hasta el momento son los retrovirus. Puede parecer paradójico que este tipo viral, algunos de cuyos representantes son responsables de patologías de enorme trascendencia patológica (VIH, ciertas variedades de virus de la hepatitis, etc.), pueda ser empleado como herramienta terapéutica. Pero lo cierto es que los retrovirus – con el acondicionamiento apropiado – presentan características muy interesantes: suelen tener lugares preferentes de inserción en el genoma celular, permiten incorporar secuencias específicas para determinados tejidos y marcadores para comprobar si las células han sido transfectadas. Obviamente, tienen limitaciones también importantes, entre las que destaca el hecho de que solo infectan (transfectan) a células en fase de división y de que no pueden ser utilizados en métodos in vivo, porque son peligrosos e inestables en el torrente sanguíneo. Los adenovirus se han revelado como una buena alternativa a los retrovirus, dado que son fáciles de producir en grandes cantidades y son capaces de transferir genes de forma eficiente en una amplia cantidad de células y tejidos. Por otro lado, infectan células en fase no proliferativa y pueden usarse in vivo en ciertos casos; además, permiten la inserción de trozos grandes de ADN (7 kb). Pero, como ocurre con los retrovirus, los adenovirus tienen limitaciones no menos importantes, ya que pueden replicar in vivo en ciertas células e activar la síntesis de proteínas tóxicas e inducir respuestas inmunológicas e inflamatorias frente a las células diana. Por otro lado, producen una expresión sólo transitoria de los genes transferidos al genoma: la respuesta del hospedador al virus parece limitar la duración de la expresión y la capacidad de repetir la dosis, al menos con altas dosis de vectores de primera generación. Obviamente relacionados con los anteriores son los vectores virales que emplean Virus Adenoasociados (AAV). Se trata de virus muy pequeños con una organización extremadamente simple de su genoma, con un ADN lineal de cadena sencilla y requieren la coinfección con adenovirus u otros para replicarse; es decir, no son autónomos. Los AAV están extendidos en la población humana, como evidencia la detección de anticuerpos específicos en numerosas personas, pero este hecho no parece estar asociado con ninguna enfermedad conocida. Los AAV tienen la virtud de facilitar una expresión génica a largo plazo en células que no se dividen, posiblemente aunque no necesariamente porque el ADN vírico lo integra. Asimismo, los vectores son estructuralmente simples y pueden provocar menos respuesta de la célula hospedadora que del adenovirus. Sin embargo, son difíciles de desarrollar en grandes cantidades. Por último, dentro de los vectores virales, es preciso citar a los Herpesvirus (HV) por su capacidad de llevar grandes secuencias de ADN extraño insertadas y para establecer infecciones latentes de larga duración: el genoma del virus existe como un episoma con efectos no aparentes en la célula. Sin embargo, los herpesvirus son enormemente diversos, tanto en lo que se refiere al tamaño de genoma, a la organización del genoma, a su contenido genético, a las células sobre las que actúa, a sus mecanismos patogenéticos. Además, la naturaleza de la latencia viral es de particular relevancia. Todo este conjunto de aspectos ha determinado que, hasta el momento, solo se hayan experimentado con virus del herpes simplex (HSV) in vivo. Vectores no virales Como alternativa a los vectores virales se han planteado numerosas y muy diversas iniciativas. Una de las primeras fue el bombardeo de partículas de ADN, que ha demostrado ser efectivo para transferir genes tanto in vitro como in vivo. Para ello, es preciso que el plásmido de ADN sea previamente revestido sobre su superficie de gotas de 1 a 3 micras de diámetro de oro o tungsteno. Las partículas son aceleradas por una descarga eléctrica de un aparato o por un pulso de gas y son " disparadas" hacia el tejido, permitiendo que la fuerza física del impacto supere la barrera de la membrana celular. Los resultados obtenidos han mostrado grandes variaciones en la eficiencia de la expresión de los genes, debido a las diferencias de la rigidez de los tejidos, de la procedencia del ADN extraño y de la propia capacidad de transcripción intrínseca. Sin embargo, han demostrado tener un cierto potencial a corto plazo, habiéndose ensayado en protocolos de vacunación, con resultados positivos en la inyección directa en el músculo del gen que codifica la proteína de matriz del virus de la gripe A. La inserción directa de ácidos nucleicos consiste en la inyección directa de ADN o ARN puro circular y cerrado covalentemente, dentro del tejido deseado. Se trata de una técnica factible solo para determinados tejidos, como el muscular, pero es simple, económica y no es tóxica, comparada con la transfección mediante virus. Tiene potencial para llevar largas construcciones de ADN, pero produce unos niveles y una persistencia de la expresión de genes demasiado corta (días). Habida cuenta de sus características, podría tener potencial como un procedimiento de vacunación, y como expresión de genes a un nivel bajo pero suficiente para provocar una respuesta inmunológica. Sin embargo, es inaceptable para una corrección extendida de daños miopáticos tales como la distrofia muscular de Duchenne, por múltiples inyecciones en muchos grupos de músculos en repetidas ocasiones. Los complejos ADN-liposoma se basan en las propiedades de carga eléctrica del ADN (negativa debido a la cadena de fostatos ionizados negativamente en la superficie en la doble hélice), lípidos catiónicos (carga positiva) y la superficie celular (una red de cargas negativas debido a los residuos del ácido siálico). Actúan de forma similar a las histonas, proteínas ricas en aminoácidos cargados positivamente que compactan el ADN, mientras que en los liposomas son los lípidos catiónicos los que interaccionan con las cargas negativas del ADN condensándolo. El exceso de cargas positivas permite a los transportadores catiónicos interaccionar, mediante enlaces electrostáticos, con las cargas negativas que presenta la membrana celular. Entre las ventajas atribuidas a los complejos liposómicos de ADN están las de no existir limitación importante para el tamaño del plásmido, no pueden replicarse o recombinarse para dar lugar a un virus infeccioso, ni provocan respuestas inmunes o inflamatorias; atendiendo a estas características, pueden usarse en técnicas in vivo. Sin embargo, hasta el momento no se ha conseguido una eficiencia transfectiva satisfactoria y, además, la expresión de los genes insertados suele ser muy transitoria. Básicamente, el principal problema de los métodos no virales descritos anteriormente consiste que el ADN no posee la capacidad de introducirse en su tejido diana. Para intentar soslayar este problema críitico, se han desarrollado técnicas de transferencia de genes mediante receptores. Para ello – lo mismo que con los vectores víricos – se pueden transplantar ligantes al transportador, unas moléculas que serán reconocidas por los receptores presentes en el tipo celular elegido. Obviamente, la naturaleza de los ligantes es muy variada: azúcares, péptidos, hormonas, etc. Las células absorben algunos elementos del medio exterior por endocitosis: su membrana se repliega hasta formar una vesícula, el endosoma. Los complejos de transfección aprovecharían este mecanismo para penetrar en sus objetivos celulares. El interior del endosoma se acidifica progresivamente y luego se fusiona con otra clase de vesícula llamada lisosoma que contienen enzimas que degradan su contenido. Por tanto, una vez en el endosoma, los complejos deben necesariamente escapar de él antes de ser vertidos en los lisosomas y sufrir su ataque enzimático. Por esto, a los vectores sintéticos se les asocia unas moléculas, llamadas fusiógenas, que desestabilizan las membranas del endosoma y les permite evadirse. A fin de que la actividad fusiógena se manifieste únicamente después de la entrada en el endosoma, se eligen moléculas cuya actividad sólo tiene lugar cuando el medio se acidifica. Tampoco esta técnica está exenta de problemas. El principal consiste en la penetración del ADN en el núcleo de la célula receptora, que solo es posible en las células en crecimiento (especialmente células en cultivo) durante la división celular, cuando se rompe la envoltura nuclear, mientras que en las células en reposo (la mayor parte de las células del organismo) esta penetración se produciría por difusión (siempre que se trate de moléculas cuyo tamaño sea inferior a 9 nm) o a través de los poros de la membrana nuclear (moléculas de tamaño entre 9 y 25 nm). Este último se trata de un transporte activo que necesita el reconocimiento de unas señales especiales llamadas señales de localización nuclear (NLS). Sin embargo, la mayoría de los complejos de transferencia miden más de 25 nm. Actualmente, esta etapa del transporte nuclear es la más difícil de resolver. Otro problema viene determinado por si el vector ha de permanecer asociado al ADN hasta el interior del núcleo, lo que obliga a asegurarse de que su presencia no interfiera con la transcripción del gen introducido (trasgen): los transportadores lipídicos catiónicos inhiben la transcripción cuando tienen un exceso de cargas positivas. Otros elementos cruciales son el mantenimiento duradero del gen terapéutico en las células y la regulación de su expresión según las necesidades del organismo. Estrategias terapéuticas: ¿in vivo o ex vivo? Como se indicó anteriormente, la estrategia in vivo consiste en introducir directamente el gen en las células del tejido diana, frente a la estrategia ex vivo, mediante la que se extraen células del paciente, para tratarlas y volver a introducirlas en éste posteriormente. Utilizar una u otra estrategia depende de diversos factores: • Rasgos fisiológicos del tejido diana dañado. • Naturaleza del tejido con respecto a los genes que deben ser transferidos. • Facilidad para transferir los genes dentro de las células. • Habilidad para llegar hasta ese tejido diana. • Respuesta frente al método de transfección. Por tanto, no hay un patrón generalizado para cada enfermedad. La estrategia ex vivo requiere la obtención previa de células del paciente procedentes de un tejido u órgano de interés, proceso al que sigue la disgregación y mantenimiento en condiciones de cultivo de tejidos in vitro. Tras se realiza la transfección por el gen terapéutico utilizando para ello un vector adecuado. Las células transfectadas son seleccionadas en función de su capacidad para expresar el gen exógeno de forma estable y persistente; una vez seleccionadas, son amplificadas y recolectadas con el fin de ser reimplantadas al paciente. No obstante, también se puede utilizar líneas celulares alogénicas en aquellos casos en los que el órgano o tejido de interés no puede ser extraídas con facilidad. La estrategia in vivo implica la administración sistémica de la construcción génica. El ADN puede ser administrado con la ayuda de algún vector que facilite el proceso de transferencia del gen y permita la entrada y localización intracelular del mismo, tal como ha sido descrito anteriormente. En cualquier caso, es importante recurrir a vectores con destinos específicos dentro del organismo, sin requerir para ello procedimientos traumáticos o quirúrgicos. Aplicaciones clínicas de la terapia génica En terapia génica, se han aprobado más de 1.400 ensayos clínicos en todo el mundo en estos 20 años de vida, desde que se inició el primero en 1989, con la participación de más de 5.000 pacientes. Casi dos terceras partes de ellos se han desarrollado en Estados Unidos, poco más del 10% en Gran Bretaña, un 5% en Alemania,… y en España, según datos de septiembre del 2008 se contabilizan 6 ensayos clínicos. La mayoría, un 60%, son ensayos clínicos en Fase I, aunque algo más de un 3% están ya en fase III. Entre el conjunto de ensayos clínicos cerca de un 25% utiliza adenovirus y casi otro 25% emplea retrovirus, un 4% virus adenoasociados, un 7% liposomas y un 18% DNA desnudo. En relación a las enfermedades que se tratan en estos ensayos clínicos, en primer lugar se sitúa el cáncer en dos de cada tres estudios, cubriendo un amplio espectro en cuanto a su origen, seguido de las enfermedades cardiovasculares en un 9% y de las enfermedades monogénicas y las enfermedades infecciosas, ambas alrededor del 8%. Posiblemente, el primer medicamento industrial que puede ser calificado propiamente como de terapia génica fue aprobado en China en 2003. Se trata de Gendicine ®, (rAdp53), un adenovirus que expresa el supresor de tumor p53. El p53 es uno de los genes supresores neoplásicos anticáncer más importantes que existen en las células normales, encontrándose mutado en el 5070% de las células tumorales. Las formas mutadas de p53 no solo implican la pérdida de una protección “natural” antioncogénica, sino que incluso pueden transformarse en un gen oncogénico y contribuir a la generación de tumores. Incluso, hay datos que sugieren que las proteínas mutantes de p53 pueden favorecer la expresión del gen MDR (Resistencia a Múltiples Medicamentos), implicado en la resistencia tumoral frente a numerosos agentes quimioterápicos. No obstante, se necesita mucha información sobre la patología molecular de un desorden genético antes de decidir si es factible la terapia génica, lo que obliga a que el gen en cuestión sea clonado. En el momento actual, los objetivos inmediatos de la terapia génica se centran en: • Enfermedades genéticas monogénicas: Se han descrito más de 1.800 genes asociados a enfermedades hereditarias, y en muchos casos se ha demostrado el mecanismo por el cual alteraciones en su expresión son la causa de la patología. En este contexto, el desarrollo de terapias de reemplazo del gen defectuoso o complementación con su forma funcional, representan una potencial alternativa para obtener un efecto terapéutico a largo plazo en los pacientes afectados por enfermedades monogénicas. • Enfermedades infecciosas. • Enfermedades neoplásicas: – Células tumorales modificadas: • Para inducir una respuesta inmunológica específica. • Para incorporar genes productores de citocinas (IL, TNF, INF) – Linfocitos T modificados (inducción de citocinas). – Inserción de genes “suicidas” (activación de fármacos). – Inserción de genes “protectores” (tolerancia a ciertos efectos adversos). – Inserción de genes represores de oncogenes. Menos del 2% de nuestro ADN codifica proteínas y menos del 5% tiene capacidad funcional. Por otro lado, tenemos menos del 1% de diferencia con relación al ADN de un chimpancé. Por otro lado, desconocemos más de la mitad del control genético de nuestras proteínas y las consecuencias de “hurgar” en nuestro ADN. Éste es como una sopa de letras aparentemente inútil, en la que sobrenadan “tropezones” funcionales. Sin embargo, previsiblemente, a medio plazo (5-10 años) se descifrarán las claves de la mayoría de las enfermedades genéticas monogénicas y buena parte de las poligénicas, considerando que muchas de las enfermedades de mayor prevalencia (hipertensión, asma, diabetes, aterosclerosis, esquizofrenia, etc.) son multifactoriales pero con un componente genético evidente. Guías científicas adoptadas por la EMEA sobre terapia génica Habida cuenta de la necesidad de tener prevista la incorporación de nuevos medicamentos de terapia génica, la EMEA (como los FDA, de Estados Unidos), ha desarrollado una serie de guías científicas (guidelines) con los criterios y orientaciones necesarias en aspectos concretos del desarrollo de este tipo de medicamentos. Hasta el momento, las guías adoptadas son las siguientes: - Consideraciones sobre virus enclíticos: CHMP/GTWP/607698/085 - Estudios preclínicos previos al primer uso clínico de medicamentos de terapia génica: CHMP/GTWP/125459/066. - Seguimiento de pacientes tratados con medicamentos de terapia génica: CHMP/GTWP/60436/077. - Requerimientos científicos para la valoración del riesgo medioambiental de los medicamentos de terapia génica: CHMP/GTWP/125491/068. - Pruebas preclinical para transmission inadvertida de líneas germinales de vectores de transferencia génica: EMEA/273974/059. - Desarrollo y elaboración de vectoral lentivirales: CHMP/BWP/2458/0310. - Aspectos de calidad, preclínicos y clínicos de los medicamentos de transferencia genética: CPMP/BWP/3088/9911. Otras estrategias terapéuticas con ácidos nucleicos Oligonucleótidos antisentido Son secuencias cortas de ácidos nucleicos diseñados para unirse, de forma complementaria (secuencia antisentido), a secuencias específicas de ADN (formación de ADN tríplex) o deARN (formación de heterodúplex ARN-ADN). La formación de un heterodúplex o de un tríplex sentido-antisentido bloquea la traducción del mensaje genético a proteína. Aparentemente, los oligonucleótidos antisentido tienen gran potencial terapéutico para inhibir la expresión de genes en patologías tales como el cáncer, enfermedades autoinmunes y enfermedades infecciosas como el SIDA. Sin embargo, su utilidad viene limitada por su rápida eliminación de la circulación sistémica y por la dificultad para acceder funcionalmente al núcleo celular. Oblimersen o augmerosen (Genasense®) fue autorizado para su empleo en clínica, si bien no con muy buenos resultados. Se trata del oligodesoxinucleótido G3139 antisentido del gen blc-2. Está bajo estudio como tratamiento de varias formas de cancer, específicamente leucemia linfocítica crónica, linfoma de células B y cáncer de mana. Facilita la destrucción de las células cancerosas mediante el bloqueo de la producción de la proteína Bcl-2, implicada en la supervivencia de las células neoplásicas. El bloqueo genético de bcl-2 hace a estas células más sensibles a la quimioterapia. Oligonucleótidos específicos Permiten reparar genes con alteraciones estructurales conocidas (mutaciones puntuales). Buscan activar selectivamente los mecanismos celulares de reparación del ADN, en el lugar de la mutación. Se diseñan oligonucleótidos específicos para secuencias genómicas adyacentes al lugar de la mutación, en cuyo extremo el oligonucleótido lleva un agente capaz de lesionar el ADN, mediante la formación de un enlace covalente con el nucleótido responsable de la mutación. La lesión selectiva del nucleótido mutado, desencadena el proceso celular de reparación del ADN que conduce a una normalización estructural y funcional del gen. http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/genetherapy/60769808enfin.pdf http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/genetherapy/12545906enfin.pdf 7 http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/genetherapy/6043607enfin.pdf 8 http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/genetherapy/12549106enfin.pdf 9 http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/swp/27397405enfin.pdf 10 http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/bwp/245803en.pdf 11 http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/bwp/308899en.pdf 5 6 Ribozimas Son moléculas de ARN con actividad enzimática que catalizan numerosas reacciones en sustratos de ARN: rotura y ligazón de las cadenas en sitios específicos. Diferentes centros catalíticos de ribozima han sido incorporados a ARN (oligonucleótidos) antisentido, dándole la capacidad de aparearse con un ARN diana, provocando su corte e inactivación. Una vez que la diana ha sido cortada, el ribozima puede disociarse de los productos cortados y repetir el ciclo de unión, rotura y disociación, lo que constituye una evidente ventaja sobre los oligonucleótidos antisentido estándar. Terapia celular somática (sCT) Las células madre (CM) son células indiferenciadas que pueden encontrarse en embriones (CME, embrionarias), algunos tejidos fetales, cordón umbilical, placenta (CMF, fetales) y en tejidos adultos (CMA, adultas). Son células pluri o multipotentes (en algunos casos totipotentes) que pueden dar lugar a distintos tipos celulares, dependiendo de su origen y plasticidad12. Las células madre embrionarias (CME) proceden de la masa celular interna (MCI) de embriones en estadio de blastocisto. Se trata de embriones de 5-6 días con aproximadamente 150-200 células. La masa celular interna, origen de las CME en condiciones de cultivo in vitro, es la que daría lugar al feto en condiciones in vivo, si el embrión se implanta definitivamente en la pared uterina y la gestación llega a término. Recientemente se ha demostrado que es posible convertir células somáticas adultas (CMA) en células indiferenciadas y pluripotentes con las mismas características que las CME, mediante la transferencia de determinados genes implicados en la pluripotencia. Estas células reprogramadas llamadas iPS (induced Pluripotent Stem Cells) han supuesto una revolución en el campo de la pluripotencia y podrían ser de gran utilidad en la aplicación clínica si se demuestra que es una técnica eficaz y segura. Asimismo, se han desarrollado líneas de investigación que permiten la obtención de CM pluripotentes a través de otros tipos celulares o metodologías. La fusión de células somáticas y células madre es una de ellas, habiéndose demostrado que las CME son capaces de reprogramar células somáticas adultas tras su fusión. Sin embargo, existe un problema técnico para la utilización de estas células con fines terapéuticos, la eliminación de los cromosomas de las CME antes o después de la fusión, ya que el resultado de la fusión de ambos tipos celulares da lugar a células tetraploides. También se han conseguido CME a partir de ovocitos partenogenéticos, lo que puede suponer una fuente de CME paciente-compatibles en mujeres (no en varones) y sin los problemas éticos que supone la utilización de embriones. Aún así, ésta es una técnica poco eficiente y comporta algunos problemas epigenéticos. Igualmente, se ha observado que células madre espermatogónicas, precursoras de los espermatozoides, pueden llegar a comportarse como CM pluripotentes, la cual podría ser una fuente de CM paciente-compatible en varones, aunque la eficacia de la técnica es baja debido a la dificultad de aislar, cultivar y expandir las espermatogonias a partir de tejido testicular. En general, la terapia celular con CM consiste en el transplante de células diferenciadas, obtenidas a partir de CM, destinado a reparar tejidos en los que se ha perdido la funcionalidad celular. El número de enfermedades para las cuales está probada la terapia celular es muy pequeño, aunque se están tratando patologías sanguíneas e inmunológicas desde hace más de 50 años mediante transplantes de médula ósea (CM adultas) o de células de la sangre de cordón umbilical (CM fetales). Más recientemente, están jugando un papel importante en algunos transplantes de tejidos, como los transplantes de piel o de córnea, otros tipos de CM adultas que se encuentran en estos tejidos y que contribuyen a la regeneración de los mismos. Veiga A, Aran B, Izpisúa JC. Células madre pluripotentes. En “Plan Nacional de Formación Continuada en Biotecnología y Biofármacos, Módulo II”. Consejo General de Colegios Oficiales de Farmacéuticos, Madrid, 2009-2010. 12 Conceptualmente, la terapia celular consiste en introducir nuevas células en un tejido con el fin de tratar una enfermedad, algo así como un caballo de Troya. Aunque existen numerosas variantes, pueden ser agrupadas en trasplante y clonación de células madre, precursoras, stem o pluripotentes. Hay muchas formas potenciales de terapia celular, incluyendo el uso de progenitores autólogos o heterólogos, de células madre adultas o embrionarias, de factores tróficos o bombas celulares que los produzcan para movilizar las células madre residentes o favorecer su proliferación y diferenciación, de manipulaciones genéticas para inducir efectos específicos, etc. Sin embargo, es importante diferenciar la clonación de células madre – obtención de copias idénticas de un organismo, célula o molécula ya desarrollado, de forma asexual – con fines estrictamente terapéuticos, de la llamada clonación reproductiva, totalmente prohibida en seres humanos y sin ningún sentido terapéutico. Existe un tercer tipo de clonación, la llamada clonación de sustitución, una combinación de la reproductiva y de la terapéutica. En este tipo de clonación se produciría la clonación parcial de un tejido o una parte de un humano necesaria para realizar un trasplante, aunque en ningún caso llegando a clonar un ser humano completo. Son múltiples las patologías que se podrían beneficiar de la terapia celular: diabetes, enanismo hipofisario, enfermedades neurodegenerativas – Parkinson, Alzheimer, Huntington –, lesiones cardiocirculatorias – infarto de miocardio, insuficiencia cardiaca, isquemia vascular periférica, etc. –, lesiones muculoesqueléticas, articulares u óseas, etc.13 Entre las células pluripotentes adultas es preciso destacar la importancia de las células progenitoras de la médula ósea en los modelos terapéuticos humanos. Son células de fácil obtención y cuyos métodos de separación y análisis son bien conocidos. Proporcionan una información muy valiosa en cuanto que su migración y diferenciación que puede ser analizada en pacientes que han recibido transplantes de medula o han sufrido metástasis. Asimismo, son capaces de movilizarse con factores aprobados para uso clínico, como es el caso de los agentes estimulantes de colonias – filgrastim, etc. –. Junto con las mencionadas anteriormente, la utilización de terapias celulares en oncología está siendo objeto de una investigación intensiva14. Actualmente, la terapéutica antineoplásica maneja una combinación de cirugía, radioterapia y quimioterapia. Los espectaculares avances producidos en la farmacología antineoplásica se han visto frenados por el hecho de que frecuentemente es difícil obtener una alta concentración intratumoral de los fármacos, debido a la falta de selectividad, que deriva en la aparición de efectos adversos inaceptables. Ciertamente, se han producido avances notables en el desarrollo de terapias dirigidas específicamente al tumor, como son el uso de anticuerpos monoclonales o de terapia génica. Sin embargo, todavía no se ha llegado a alcanzar un nivel de señalización específica y presentan problemas como una escasa duración en la circulación sanguínea, una adherencia inespecífica a otros tejidos, incapacidad para salir del torrente circulatorio hacia las células diana o la propia activación del sistema inmune contra el fármaco. Células del sistema inmune Un fármaco antineoplásico ideal debería disponer de un vehículo terapéutico que le permitiese llegar específicamente al tumor, tras salir fácil y rápidamente del torrente sanguíneo, y no presentar problemas de inmunidad. Estas condiciones pueden ser cumplidas satisfactoriamente por algunos tipos celulares del propio paciente. En este sentido, ciertos tipos celulares (linfocitos, progenitores endoteliales, macrófagos, etc.) parecen ser reclutados selectivamente por el tumor durante su desarrollo. Por ejemplo, los tumores, durante su etapa proliferativa, inducen al tejido circundante a la formación de nuevos vasos sanguíneos al secretar factores de crecimiento como el VEGF o el FGF. Otros factores secretados por las células tumorales, como el SDF-1, inducen la migración de ciertas células inmunes. 13 14 Instituto de Salud Carlos III. Red de Terapia Celular. http://www.red-tercel.com/index.php García J, Ramírez M, Pérez A, Madero L. Terapias celulares en Oncología. Oncología (Barc.). 2006; 29(6): 11-3. Las células del sistema inmune como los linfocitos, los macrófagos, las células NK – natural killers – y los eosinófilos, o las células relacionados con neoangiogénesis tumoral, son las opciones más obvias para ser utilizadas como vehículos celulares, pero otros tipos de células también se podrían utilizar, cómo por ejemplo las propias células tumorales o las células madre adultas. En cuanto a la capacidad de las células del sistema inmune para ser utilizadas como vehículos celulares de agentes antitumorales. Así se han utilizado leucocitos de sangre periférica, cultivados in vitro en presencia de diversas citocinas, en especial IL-2, para obtener linfocitos activados. Se han realizado ensayos clínicos combinando la administración de IL-2 y de linfocitos activados, observándose que los efectos antitumorales se han correlacionado con la dosis de IL-2 y el número de células administradas. Por otro lado, los linfocitos que infiltran los tumores poseen una actividad única antitumoral y pueden ser expandidos ex vivo también con IL-2. Estas células se han utilizado ya en terapias inmunomoduladoras, especialmente con melanomas, obteniéndose respuestas parciales clínicas en los pacientes tratados con la infusión de estos linfocitos. También se ha pensado en utilizar células NK, con la ventaja de que pueden ser obtenidas fácilmente de la sangre periférica de los pacientes. Por el contrario, no se ha encontrado evidencia de beneficios en ensayos clínicos con las células NK, a pesar de haberse demostrado su acumulación dentro de las metástasis de los pacientes. Algo similar ocurre con los macrófagos, los cuales parecen ser eficaces a la hora de localizar las metástasis y acumularse alrededor de éstas pero no parecen afectar a los tumores primarios. Células tumorales La utilización de células tumorales como vehículos terapéuticos podría parecer paradójica. Y, sin embargo, existen datos que indican que puede ser efectiva. Esta aplicación se basa en la observación en modelos animales de que la administración de determinadas células tumorales hacía que éstas se localizasen preferentemente en las áreas tumorales. Adicionalmente, cuando son “dopadas” estas células malignas con agentes terapéuticos se han obtenido reducciones significativas del tamaño del tumor. La idea de utilizar las propias células tumorales como vehículos terapéuticos se basa en el conocimiento de que, en general, las metástasis se presentan en órganos determinados según el tipo de tumor. Esta localización preferencial se debe al hecho de que las células tumorales que viajan en la circulación sanguínea responden a los factores producidos en los diversos órganos, a las señales del endotelio y a su capacidad de anidar en sitios específicos. En modelos preclínicos se ha llegado a demostrar que las células tumorales infundidas se localizan en las lesiones metastásicas preexistentes y que, además, transduciendo estas células con con genes suicidas o virus oncolíticos, se es capaz de obtener una remisión significativa de las lesiones tumorales. Células madre adultas Hasta hace relativamente poco se partía de la premisa de que las células precursoras adultas específicas de un órgano se hallaban restringidas a ese linaje celular. Hoy se sabe que esto no es así, al menos no lo es siempre y para todos los tejidos. En efecto, hay células madre que pueden diferenciarse hacia multitud de tejidos y tipos celulares. Aprovechando esta excepcional pluripotencialidad, se ha comprobado experimentalmente que algunas células madre podrían localizarse en los tumores, en especial las células madre endoteliales, ya que el tumor al crecer necesita vascularización, promoviendo el reclutamiento de células progenitoras endoteliales. La utilidad potencial en oncología es obvia. De igual manera, las células madre mesenquimales se pueden alojar selectivamente en los tumores. De hecho, se ha demostrado la presencia de estas células en el interior de los tumores después de que fueran administradas en animales con melanoma. Además, se obtuvo una prolongación de la supervivencia cuando se indujo la secreción de interferón gamma por las células madre mesenquimatosas. En la misma línea, se está trabajando con células precursoras nerviosas, capaces de anidar en los tumores primarios del cerebro. Hay también datos demostrando una reducción de tumores establecidos cuando se usaron estás células transducidas con genes suicidas y virus oncolíticos. Ingeniería tisular La ingeniería de tejidos, algo así como "construir" carne viva mediante la aplicación de los principios de la ingeniería y la combinación de materiales inertes con células, sonaba no hace mucho tiempo a fantasía. Sin embargo, en 2009 unos 50 millones de estadounidenses viven gracias a las diversas terapias que utilizan órganos artificiales y en el conjunto de las naciones desarrolladas, una de cada cinco personas mayores de 65 años se beneficiará, durante lo que le quede de vida, de las técnicas de sustitución de órganos15. Aunque las técnicas actuales para sustituir órganos (trasplantes y máquinas de diálisis renal, por ejemplo) han salvado muchas vidas, siguen siendo soluciones imperfectas que suponen una pesada carga para el paciente. Por el contrario, los tejidos biológicos obtenidos por ingeniería se crean a la medida del paciente y son inmunocompatibles. Además de lo que pueden suponer de mejora cualitativa de la calidad de vida de los pacientes, ofrecen también otras aplicaciones notables; por ejemplo, pueden facilitar la investigación in vitro, ahorrando un considerable esfuerzo en investigación animal en el desarrollo de medicamentos. Los tejidos artificiales adoptan múltiples formas, que van desde simples agregados o finas láminas de células hasta gruesas construcciones de tejido complejo o incluso órganos enteros, lo que supone el reto supremo de la ingeniería de tejidos. Entre los primeros tejidos en ensayarse en humanos se encuentran la piel y el cartílago, debido a que no necesitan una extensa vasculatura interna. La mayoría de los tejidos, en cambio, sí la necesitan. Esta dificultad para proporcionar suministro sanguíneo siempre ha limitado el desarrollo de tejidos creados por ingeniería y, por ello, han sido objeto de una abundante investigación que está comenzando a dar resultado. Como se indicaba en el epígrafe de terapias celulares, cualquier tejido de más de unos cientos de micras de grosor necesita un sistema vascular, ya todas y cada una de las células del tejido precisan hallarse cerca de los capilares para absorber el oxígeno y los nutrientes que se difunden constantemente a partir de estos vasos diminutos. Si se las priva de tal suministro, las células no tardan en resentirse de forma irreparable. Tejidos a la medida En la mayoría de los casos, lo ideal sería construir un tejido implantable a partir de las propias células de un paciente, ya que son compatibles con el sistema inmunitario del individuo en cuestión. Sin embargo, la capacidad de las células normales para multiplicarse en cultivo es limitada, lo que dificulta la obtención de suficiente tejido para un implante. Las células madre adultas – precursoras – procedentes del paciente o de un donante son más prolíficas, como hemos visto; además, sus fuentes son diversas: sangre, hueso, músculo, vasos sanguíneos, piel, folículos pilosos, intestino, cerebro e hígado. No obstante, las células madre adultas son difíciles de identificar porque su aspecto apenas difiere del que presentan las células normales. Deben buscarse, por tanto, proteínas de superficie distintivas, que sirvan de marcadores moleculares para identificar a las células madre. Durante estos últimos años se han realizado avances notables en este sentido, desarrollándose métodos para aislar las células e inducirlas a proliferar y a diferenciarse para dar lugar a diversos tipos de tejido en cultivo. No solo las células del tejido son importantes, también lo es suministrar un entorno a la medida del tejido que se pretende fabricar. Cada tejido de nuestro organismo desempeña tareas específicas, que los recambios fabricados por ingeniería deberían remedar y, por ello, es crucial imitar lo mejor posible la biología subyacente del tejido en cuestión. 15 Khademhosseini A, Vacanti JP, Langer R. Avances en ingeniería tisular. Investigación y Ciencia, nº 394, julio 2009, pp. 82-9. Por otro lado, en los órganos más complejos, los tipos celulares trabajan coordinados. Por tanto, para reproducir en el tejido artificial la funcionalidad deseada deben conservarse la microarquitectura del tejido natural, así como las posiciones relativas de las células entre sí. En plena madurez En 2008, varios productos derivados de la ingeniería tisular generaron ventas anuales de casi 1.500 millones de dólares, lo que enfatiza que nos encontramos ante algo más que un sueño o un proyecto hipotético. A pesar de ello, existen algunas importantes dificultades que trascienden lo meramente científico. Para empezar, la obtención de la autorización de comercialización por parte de la Agencias Reguladoras (EMEA en Europa, FDA en Estados Unidos) sigue siendo uno de los principales obstáculos, en parte porque las células obtenidas de personas distintas pueden no comportarse de la misma forma y porque los receptores pueden desarrollar diversas respuestas ante un mismo tipo de implante. Esta impredecibilidad puede hacer que resulte difícil para las agencias reguladoras determinar si una estructura concreta creada por ingeniería es segura y eficaz. Por otro lado, existen aspectos éticos y legales que distan mucho de estar resueltos y que generan importantes controversias que enturbian el panorama. A pesar de todo, hasta el momento al menos 70 compañías han desarrollado o están desarrollando productos tisulares implantables, en los que las células originarias son suministradas por el mismo receptor del implante. Entre estos productos podemos mencionar toda una serie de materiales de soporte libres de células y diseñados para fomentar la regeneración de los tejidos del paciente, así como los injertos celulares y los agregados celulares. Entre los tejidos enteros se incluyen grandes vasos sanguíneos fabricados por ingeniería, otros implantes que sustituyen por completo el tejido original del paciente y multitud de tipos de piel compleja, que se utilizan para realizar injertos en el paciente y, cada vez con mayor frecuencia, para ensayar productos químicos sin utilizar animales. ? Andamiajes libres de células: materiales de soporte implantables o inyectables y componentes de la matriz del tejido. ? Productos basados en células: células encapsuladas, agregados o láminas con un solo tipo de células, dispositivos de ayuda para órganos. ? Tejidos enteros: vasos sannguíneos, cartílago, hueso, vejiga urinaria, músculo cardiaco, piel compleja. Guías científicas adoptadas por la EMEA sobre terapia celular somática e ingeniería celular - Ensayos de potencia para medicamentos inmunoterapeuticos basados en células para el tratamiento de cáncer: CHMP/BWP/271475/0616. - Medicamentos basados en células xenogénicas: CHMP/CPWP/83508/0917. - Medicamentos basados en células humanas: CHMP/410869/0618. 16 http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/bwp/27147506enfin.pdf http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/cpwp/8350809enfin.pdf 18 http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/cpwp/41086906enfin.pdf 17
