Provada la teràpia gènica contra la Distròfia Muscular amb el Sincrotó ALBA

Un estudi de l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu, l'ICFO, el CIBERER i el Sincrotró ALBA ha ajudat a demostrar que la teràpia gènica pot revertir els efectes de la mutació que causa els símptomes de la distròfia muscular congènita en cèl·lules de pacients. La mutació, que comporta un desordre en el col·lagen de l'organisme, ha estat silenciada a través d'una tècnica d'edició genètica basada en el sistema CRISPR/Cas9.

La distròfia muscular congènita és un grup de malalties neuromusculars rares. En particular, la distròfia vinculada a la deficiència de col·lagen tipus VI afecta menys d'1 en 100.000 persones, té diversos graus de gravetat i no té cura.

El col·lagen VI està present en gran quantitat de teixits del nostre cos: músculs, tendons, cartílags, vasos sanguinis o fins i tot cervell. Les cèl·lules que el produeixen, anomenades fibroblastos, el secreten fora, a l'espai entre cèl·lules, i les fibres de col·lagen creen una xarxa amb la funció de mantenir la integritat i funció d'aquests teixits del cos. És per això que una deficiència en aquest col·lagen VI, com la que pateixen les persones amb distròfia muscular, comporta una alta incapacitació i una baixa esperança de vida.

Ara, un estudi liderat per l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu (IRSJD) i l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), dins del programa JointLab ICFO-SJD, amb la participació del Centre de Recerca Biomèdica en Xarxa de Malalties Rares (CIBERER) i el Sincrotró ALBA ha mostrat uns resultats prometedors amb teràpia gènica per a combatre la distròfia muscular. L'anàlisi de les cèl·lules dels pacients ha permès veure les alteracions sofertes a causa de la malaltia i ha provat com el tractament experimental amb teràpia gènica ajuda a revertir aquests defectes.

Els pacients amb distròfia muscular tenen una mutació en els gens que s'encarreguen de produir el col·lagen, de manera que no poden formar correctament aquesta xarxa de fibres de col·lagen entre cèl·lules. L'objectiu de l'equip científic era silenciar aquesta mutació amb una tècnica d'edició genètica basada en el sistema CRISPR/Cas9.

Per a l'estudi, van prendre biòpsies de pell de diversos nens diagnosticats de distròfia muscular. Una vegada van tenir aquestes cèl·lules de fibroblastos, van usar la teràpia gènica en el laboratori per a, a grans trets, tornar a escriure correctament aquests gens que codifiquen per al col·lagen. Els resultats són molt satisfactoris, ja que han aconseguit que les cèl·lules dels pacients tornin a tenir l'aspecte d'unes cèl·lules sanes.

Nous descobriments sota la llum de sincrotró

Per a comprovar l'efectivitat del tractament amb teràpia gènica l'equip investigador ha analitzat les cèl·lules dels pacients amb tècniques avançades de microscòpia. Entre elles, la microscòpia de superresolució duta a terme en la plataforma de Microscòpia Confocal i Imatge Cel·lular de l'IRSJD i ICFO i la microscòpia de raigs X amb llum de sincrotró en la línia de llum MISTRAL d'ALBA. El treball conjunt entre aquestes plataformes ha estat clau per a comprendre els resultats dels experiments.

"Gràcies a la col·laboració entre la nostra institució i ALBA, s'han pogut analitzar per primera vegada cèl·lules de pacients amb distròfia muscular amb la llum del sincrotró. Aquesta col·laboració ha permès fer un pas endavant en l'estudi de la malaltia i la cerca de possibles tractaments", explica Mónica Roldan, investigadora de l'IRSJD.

MISTRAL és un microscopi molt singular, ja que solament hi ha 3 més en el món en altres tres sincrotrons. "Permet fer tomografies a les cèl·lules, com un TAC d'un hospital, però amb un milió de vegades més de resolució", detalla Ana Joaquina Pérez Berná, científica de l'ALBA. Això permet veure l'interior de les cèl·lules i entendre què passa en elles de manera global, ja que no fa falta tallar-les o tractar-les químicament, solament estan congelades.

L’equip investigador també va observar les mostres al microscopi d'alta resolució STED, a l'ICFO. "Aquesta tècnica ens permet veure els orgànuls intracel·lulars molt millor, amb major resolució, i realitzar experiments que abans no es podia", explica Enrico Castroflorio, investigador de l'equip SLN de l'ICFO que lidera l'investigador Pablo Loza-Álvarez. Des de fa temps, el grup està desenvolupant microscopis i tecnologies fotòniques potencialment útils com a eines de diagnòstic.

Analitzant les imatges obtingudes, l'equip de recerca va poder observar que les cèl·lules dels pacients tenien al seu interior alteracions que no s'esperaven. A més dels defectes en la matriu extracel·lular de col·lagen, van descobrir una acumulació d'orgànuls intracel·lulars, com endosomes i lisosomes. "Això suggereix que el col·lagen derivat de la mutació també desregula l'espai intracel·lular dels fibroblastos en els pacients amb distròfia muscular", comenta Pérez Berná.

Les imatges de cèl·lules de fibroblast sanes es van comparar amb les imatges de cèl·lules afectades per la mutació i amb les cèl·lules tractades amb teràpia gènica, i van mostrar com, efectivament, s'havien corregit els trastorns derivats de la mutació en els gens. Van remetre els seus efectes i van recuperar la xarxa de col·lagen normal entre cèl·lules, així com els nivells d'endosomes i lisosomes.

La investigadora de l'IRSJD, Cecilia Jiménez-Mallebrera, celebra que "això és un gran resultat perquè confirma a escala subcel·lular com l'edició gènica és capaç de revertir no solament l'expressió del gen mutat a escala d'ARN i proteïna, sinó també a escala funcional. Amb altres tècniques més estàndard no podríem haver aconseguit el mateix nivell de detall. Això es deu al fet que existeix un grau d'incertesa, a causa dels possibles artefactes generats en la preparació de les mostres, que no existeix amb la tècnica emprada en ALBA. Aquests resultats ens donen confiança per a fer el pròxim pas i analitzar aquesta teràpia amb ratolins".

Article de referència

Castroflorio, E.; Pérez Berná, A.J.; López-Márquez, A.; Badosa, C.; Loza-Alvarez, P.; Roldán, M.; Jiménez-Mallebrera, C. The Capillary Morphogenesis Gene 2 Triggers the Intracellular Hallmarks of Collagen VI-Related Muscular Dystrophy. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 7651. https://doi.org/10.3390/ijms23147651