Giro en la lucha contra el Alzheimer

Hasta hoy el Alzheimer no tiene cura; este insidioso trastorno se introduce en algunos cerebros y los va degenerando, carcomiendo, reduciendo su comprensión de los recuerdos y la realidad. La población mundial no cesa de envejecer y el Alzheimer crece a un ritmo alarmante… y, tras décadas de investigación, no existe ninguna cura, ni siquiera tratamiento.

El panorama actual es deprimente y, ante la que se nos avecina, Institutos Nacionales de Salud (NIH) están poniendo en marcha uno de los proyectos más ambiciosos de la biología, el mayor proyecto de edición del genoma jamás concebido.

Institutos Nacionales de Salud (NIH) están poniendo en marcha uno de los proyectos más ambiciosos de la biología, el mayor proyecto de edición del genoma jamás concebido

La idea es sencilla: tras años de investigación se han encontrado ciertos genes que parecen aumentar la probabilidad de padecer Alzheimer y otras demencias. Ahora es necesario averiguar cómo se conectan e influyen cada uno de ellos. Este inmenso trabajo llevaría años de investigación en laboratorios, pero ¿y si los científicos se uniesen y aprovechasen de forma compartida los recursos existentes e intentasen resolver colectivamente el porqué del Alzheimer?

Para ello cuentan con un arma secreta: las células madre pluripotenciales inducidas, o iPSCs. Estas células madre tienen la capacidad de transformarse en cualquier cosa; son como los genios de entre las células. Las iPSCs renacen de células adultas normales, como las de la piel. Sin embargo, cuando se transforman en una célula cerebral, llevan los genes originales de su donante, lo que significa que albergan el legado genético original, y este incluye la probabilidad de desarrollar Alzheimer de dicha persona.

Ahora bien, ¿qué pasaría si se introdujesen genes relacionados con el Alzheimer en estas células para observar su comportamiento? Estudiando estas iPSCs, podremos seguir pistas que conducirán a las causas genéticas del Alzheimer u otras demencias, abriendo el camino a terapias genéticas específicas.

Estudiando estas iPSCs, podremos seguir pistas que conducirán a las causas genéticas del Alzheimer u otras demencias, abriendo el camino a terapias genéticas específicas

Eso es lo que se propone hacer la Iniciativa de Enfermedades Neurodegenerativas con iPSCs (iNDI). El objetivo del proyecto es "estimular, acelerar y apoyar la investigación que conduzca al desarrollo de mejores tratamientos y prevenciones para estas enfermedades". 

Además, el conjunto de datos resultantes se compartirá en abierto, o traducido del esperanto, se va a lanzar un esfuerzo concertado contra el Alzheimer.

El enemigo silencioso

El Alzheimer fue reconocido por primera vez a principios del siglo XX y, desde entonces, los científicos se han esforzado por encontrar la causa y la cura. 

Hoy se cree en la hipótesis de la substancia amiloide, una proteína que en silencio y gradualmente se acumula en el interior de una neurona y termina despojándola de sus funciones normales y acaba por provocar su muerte. Estudios posteriores también descubrieron otras proteínas tóxicas que envenenan gradualmente y a nivel molecular el interior. 

Durante décadas, los científicos han intentado deshacerse de estas proteínas tóxicas pero, ensayo tras otro, todos han fracasado siendo evidente la necesidad de nuevas ideas. 

Hace unos años, dos nuevos métodos hicieron su irrupción en la investigación del Alzheimer. Uno de ellos es el CRISPR, el prodigioso sistema para cortar, insertar e intercambiar uno, dos o más genes. 

Otro nuevo método consiste en trabajar con las iPSCs, las células madre pluripotenciales inducidas, y es con ambos métodos con los que se espera poder vencer al Alzheimer.

Dos nuevos métodos han irrumpido en la investigación del Alzheimer: el CRISPR y las células iPSCs. Es con ambos sistemas con los que se espera poder vencer esta enfermedad

Un nuevo plan

Con CRISPR, los científicos pueden insertar genes relacionados con el Alzheimer en una célula iPSCs de un donante sano o de alguien con alto riesgo de demencia, y observar lo que ocurra.

Para los aficionados al cine, es como añadir a una célula un gen de Godzilla y otro de King Kong. Se sabe que ambos podrían generar efectos negativos, pero solo si se observa lo que ocurre en una célula se puede descubrir con seguridad el proceso.

Con iPSCs ya en uso en algunos laboratorios, nos encontramos con un problema: las iPSCs heredan la "línea de base" genética de una persona y por tanto específica suya, y como consecuencia resulta difícil para otros laboratorios evaluar y comparar.

El resultado de este enorme proyecto de ingeniería genómica dará lugar a una biblioteca de células clonadas portadoras de mutaciones que podrían provocar el Alzheimer

El nuevo plan del iNDI pretende estandarizarlo todo. Utilizan CRISPR, y piensan añadir más de 100 genes relacionados con el Alzheimer y otras demencias en células iPSCs procedentes de una amplia variedad de donantes sanos y étnicamente diversos. El resultado de este enorme proyecto de ingeniería genómica dará lugar a una biblioteca de células clonadas portadoras de mutaciones que podrían provocar el Alzheimer.

En otras palabras, en lugar de estudiar las células enfermas de Alzheimer, se estudiarán células cerebrales normales y sanas a las que se les inyectarán genes que podrían contribuir al trastorno.

Viendo los genes como código de software, gracias a la edición genética se podrá insertar en células códigos potencialmente impulsores del Alzheimer. Si se ejecuta el programa, se podrá observar el comportamiento de las neuronas.

El proyecto tiene dos fases. La primera se centra en la creación masiva de células editadas con CRISPR. La segunda consiste en analizar a fondo estas células resultantes a través de su genética, de la activación de genes, del tipo de proteínas y la interactuación entre sí.

"Mediante la ingeniería de mutaciones causantes de la enfermedad en un conjunto de iPSCs bien caracterizadas y genéticamente diversas, el proyecto está diseñado para garantizar la reproducibilidad de los datos entre los laboratorios y para explorar el efecto de la variación natural en la demencia", afirma el Dr. Bill Skarnes, director de Ingeniería Celular en el Jackson Laboratory, y líder del proyecto.

En lugar de estudiar las células enfermas de Alzheimer, se estudiarán células cerebrales normales y sanas a las que se les inyectarán genes que podrían contribuir al trastorno

Un martillo contra el Alzheimer 

iNDI es el tipo de iniciativa que solo es posible con nuestro reciente impulso biotecnológico. Diseñar cientos de células relacionadas con el Alzheimer –y compartirlas con los científicos de todo el mundo– era una quimera hace apenas dos décadas. 

El proyecto además no se limita a generar células individuales, sino que utiliza CRISPR para crear líneas celulares enteras que contengan el gen del Alzheimer, y este sea además transmisible a la siguiente generación. Estos linajes celulares, ahí es donde radica su poder, pueden compartirse con laboratorios de todo el mundo.

iNDI es el tipo de iniciativa que solo es posible gracias al reciente impulso biotecnológico

La segunda fase del iNDI es aún más potente, ya que profundiza en el funcionamiento interno de estas células para generar un "código de trucos", una hoja de cómo se comportan sus genes y proteínas. 

En conjunto, el proyecto trata de construir un universo de células relacionadas con el Alzheimer, donde cada una de ellas esté dotada de un gen capaz de influir sobre la demencia. "Es probable que este tipo de análisis integradores conduzcan a descubrimientos interesantes y procesables que ningún enfoque podría aprender de forma aislada", escriben los autores. Estas nuevas técnicas proporcionan la "mejor oportunidad para comprender de verdad" al Alzheimer y las enfermedades relacionadas con él. Hay "posibilidades de conseguir un tratamiento bastante prometedoras".

Fuente: Singularity Hub.

Imagen de apertura: PublicDomainPictures en Pixabay. Primera foto interior: Gerd Altmann from Pixabay. Última: National Cancer Institute on Unsplash

Publicado en abril de 2021