¡Hola! Soy Álvaro Gutierrez-Uzquiza y tengo un estreno en CONADEIP para contarte de primera mano un trabajo que se publicó recientemente en la revista. Medicina naturalque tuvo lugar en el Hospital de Niños de Filadelfia (CHOP) donde trabajé durante 2 años. He estado en la ciencia durante muchos años y he trabajado en varios proyectos, pero este trabajo es especial. Nuestros hallazgos en el laboratorio se aplicaron rápidamente en la clínica y hemos logrado mejorar la vida de un paciente con una enfermedad rara y podremos ayudar a muchos otros pacientes a partir de ahora.
Vayamos paso a paso:
¿Dónde se llevó a cabo esta investigación?
Dentro del Hospital de Niños de Filadelfia (CHOP) se encuentra el Centro de Genómica Aplicada (Centro de Genómica Aplicada), que se dedica a la identificación de mutaciones del ADN que ayudan a comprender, diagnosticar y tratar una amplia gama de enfermedades; desde enfermedades raras hasta cáncer. Es decir, cuando un paciente llega con una enfermedad que aún no conocemos bien, y por ello su diagnóstico es difícil y / o su tratamiento es ineficaz, se extrae ADN para estudiarlo en detalle. ¿Qué se hace con este ADN extraído? Se compara con el ADN de otras personas con la misma enfermedad y con el de personas sanas, por lo que tratamos de averiguar qué tienen de manera diferente. Las diferencias entre pacientes y personas sanas podrían explicar la enfermedad. De esta forma, se identifican mutaciones con alta probabilidad de ser la causa de la enfermedad. Una vez identificadas las mutaciones, se estudiará y comprenderá su base molecular mediante técnicas bioquímicas y el desarrollo de modelos preclínicos.
Y en concreto, ¿qué enfermedad tenía el paciente en nuestro caso?
Nuestro paciente Daniel, de 10 años, presentó una extraña patología que se engloba en enfermedades raras ya que afecta solo a un pequeño porcentaje de la población. Esta enfermedad se llama linfangiomatosis y es una enfermedad rara causada por malformaciones en los vasos linfáticos.
Tu dirás Cuales son los Vasos linfáticos? Bueno, son los vasos o tubos delgados los que transportan la linfa. La linfa está formada principalmente por células del sistema inmunológico y líquido del intersticio (el espacio entre la piel y los órganos del cuerpo). Básicamente, estos vasos se utilizan para recolectar líquido del tejido y dirigirlo a las venas para que sea absorbido por el torrente sanguíneo. Estos vasos tienen un proceso complejo de formación y maduración que depende de una serie de moléculas que se unen a los receptores de estas moléculas en las células que forman los vasos linfáticos. Como decía, es un proceso muy complejo en el que intervienen varias moléculas, como puedes ver esquemáticamente en la Figura 1.
Ilustración 1. Esquema del proceso de maduración de los vasos linfáticos, modificado por Coso, Bovay et al. Sangre (2018).
Debido a que Daniel tenía malformaciones en sus vasos linfáticos y las células que componen estos tubos estaban mal comunicadas o mal formadas, produjo quistes y pequeñas fugas o derrames (el término médico es edema). Estos quistes y edemas aparecieron en varios tejidos, incluidas las piernas, los testículos, los pulmones, etc. y, por supuesto, el edema en los pulmones le impide respirar.
El paciente estuvo relativamente bien hasta los diez años. Fue entonces cuando fue hospitalizado por primera vez en Virginia, Estados Unidos. Por que entraste Con el tiempo, sus síntomas habían empeorado y mostraba incapacidad para hacer ejercicio, sensación de asfixia, hinchazón en las piernas y testículos y acumulación de líquido en el área pericárdica (alrededor del corazón). Ten cuidado !! Se drenó 1 litro de líquido del pecho durante 1 semana (se trata de un niño de 10 años).
¿Qué hicieron los médicos?
Comenzaron a tratar al paciente sintomáticamente (drenajes torácicos, respiración con botella de oxígeno, etc.), y también se le dio el tratamiento habitual para esta enfermedad (Sirolimus;; Bloqueo de drogas Ruta de la señal mTOR intracelular). Aunque Daniel inicialmente mejoró, los síntomas reaparecieron rápidamente y su salud general se deterioró dramáticamente.
Mientras tanto … ¿Qué hicimos en el laboratorio?
Durante ese tiempo, en el laboratorio en el que estaba trabajando, intentábamos identificar la causa de la enfermedad. Si lo encontráramos, no solo podríamos aliviar sus síntomas, sino también llegar al fondo del problema. La información de su ADN nos dijo que Daniel no tenía ninguna de las mutaciones conocidas que causan esta enfermedad. Por tanto, lo identificado por el Dr. Dong Li, al frente del grupo de bioinformática, tras analizar el exoma completo del paciente (secuencia de ADN codificante), identificó una posible causa: una mutación con una base en un gen llamado A-RAF, que codifica la proteína A-Raf. Me enviaron la información y vimos que esta mutación provocaba un cambio de aminoácido (serina por prolina). Es decir, el cambio en una sola letra de este gen también provocó un cambio en la secuencia de la proteína, y por tanto podría tener un impacto en la actividad de la proteína, podría hacer que no funcione bien.
¿Podría el mal funcionamiento de la proteína A-Raf ser la causa de la enfermedad?
Esta información era importante porque si descubríamos que la causa era que el A-Raf mutado no funcionaba bien, podríamos usar algunos medicamentos que controlaran la activación de A-Raf y lo hicieran funcionar nuevamente. Lo que nos ha ayudado a avanzar es que, junto a Daniel, había un segundo paciente de 31 años con la misma mutación que tenía síntomas muy similares, aunque un poco menos pronunciados.
Entonces nos pusimos manos a la obra. Generamos diferentes modelos celulares en el laboratorio con la misma mutación que el paciente, incluyendo linfocitos maduros.
¿Qué sucedió? Se produjo un cambio fenotípico (físico) en las células. Se descubrió que las células habían perdido la capacidad de adherirse adecuadamente entre sí, como era de esperar en las células linfáticas maduras. Este fenotipo explica todos los síntomas que presenta el paciente, con células que no maduran y muestran conexiones anormales (Figura 3, panel superior izquierdo).
¿Por qué pasó esto?
La mutación identificada afectó a una serina (un aminoácido) que puede fosforilarse. La fosforilación es un cambio químico que las proteínas provocan en ciertos aminoácidos de otras proteínas. Este cambio químico se utiliza para controlar la actividad de la proteína que está experimentando. En este caso particular, la proteína se secuestra durante la fosforilación y permanece inactiva. Pero ahora, con la mutación, ya no existía esta serina, había una prolina. Por lo tanto, la proteína mutada no pudo fosforilarse, por lo que A-raf se sobreactivó de manera aberrante, lo que condujo a un aumento en la actividad de otras proteínas, como las proteínas ERK. Este descubrimiento fue fundamental ya que nos ayudó a comprender cómo funcionaba esta mutación.
Figura 2: Panel superior, esquema que muestra la construcción wt (azul) y mutada (rojo) del gen A-raf. Placa base Modelo simplificado de la vía A-Raf (modificado de Molzan et al. Molecular and Cellular Biology (2010)).
¿Y si tratara las células mutadas con un fármaco que bloqueara el exceso de ERK?
Al tratar las células con Trametinib (Inhibidor de MEK: MEK activa ERK directamente. Entonces, si bloqueamos MEK, bloqueamos ERK) ¡¡Se corrigió el fenotipo !! Las células podrían madurar adecuadamente y conectarse entre sí. Además, varios fármacos que inhiben MEK estaban disponibles clínicamente.
Según nuestros datos, esta proteína mutante estaba enviando señales incorrectas a las células, lo que les impedía comportarse como deberían y les impedía formar los canales linfáticos correctos. Además, se demostró claramente que el inhibidor que le administraron al paciente (sirolimus) no tendría efecto porque este fármaco bloquea una vía de señalización completamente diferente a la que afecta en este paciente. Sin embargo, habíamos confirmado en nuestro modelo celular que los inhibidores de MEK como Cobimetinib o trematinib, que actualmente está disponible en la clínica, redujo la activación de ERK y mejoró la conexión entre las células. ¡Teníamos medicamentos a la mano que podían funcionar!
De las células a los modelos animales …
Además de los modelos de células, diseñamos modelos para pez cebra. En este caso, el Dr. Pez Christoph Seiler que expresó esta proteína mutada exclusivamente en el sistema linfático del pez. Estos modelos confirmaron nuevamente los resultados que vimos en las células: las células linfáticas que expresan la proteína mutada tenían niveles más altos de activación de ERK, no podían formar canales y se convertían en quistes que no podían transportar linfa. Además, el tratamiento con inhibidores de MEK / ERK podría revertir estos efectos.
figura 3: Modelo de pez cebra transgénico en el que los vasos sanguíneos se marcan en verde gracias a la expresión de la proteína GFP en estas células (modificado de Chavez et al. Front. Physiol., 8 de marzo de 2016)
Con toda esta información, recomendamos a los médicos y compañías de seguros que intenten inhibir la vía MEK / ERK en lugar de sirolimus. Tras varios estudios, comités de ética, etc., se aprobó el uso de trematinib en este caso particular y los resultados fueron espectaculares. Después de solo 2 meses, los médicos notaron una clara mejoría, después de 12 meses su capacidad respiratoria se había duplicado y no necesitaba respiración asistida. El análisis por linfangiogramas de contraste mostró las mejoras que se habían producido en su circulación linfática; El edema de su pierna también mejoró y, lo más importante, después de un año y medio que iba y venía casi todos los días, finalmente pudo salir del hospital.
Además de salvarle la vida a este niño, hemos propuesto un nuevo mecanismo para esta enfermedad que se puede utilizar en casos que, como este, no responden a la terapia clásica.
Después de dos años de arduo trabajo a través de bioinformática, bioquímicos, médicos y otros especialistas, Daniel, de 14 años, puede reanudar su vida normal.
En mi opinión, este caso es un ejemplo de cómo la genética puede utilizar la biología molecular para reclasificar enfermedades, descubrir nuevos efectos biológicos e identificar nuevos tratamientos que salven vidas.
Articulo completo: Li D, March ME, Gutierrez-Uzquiza A et al., La mutación recurrente ARAF causa una anomalía linfática conductora central que puede tratarse con un inhibidor de MEK. Nat Med. Julio de 2019; 25 (7): 1116- 1122. doi: 10.1038 / s41591-019-0479-2. https://www.nature.com/articles/s41591-019-0479-2
Artículo accesible gracias a SpringerNatureSharedit
Más enlaces con información informativa sobre este trabajo:
https://www.chop.edu/news/mutation-discovery-leads-precise-treatment-child-severe-lymphatic-disorder
https://www.statnews.com/2019/07/01/precision-medicine-zebrafish-helped-save-boys-life/
