Científico de Costa Rica gana competencia de investigación genética en Estados Unidos

Walter Acosta y su equipo diseñaron una forma para que fármacos crucen barrera que separa cerebro del torrente sanguíneo y lleguen al sistema nervioso central.

El doctor en Biología Molecular, Walter Acosta Gamboa, y su equipo, ganaron un concurso por fondos de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (NIH, por sus siglas en inglés) para buscar la mejor forma de llevar tratamiento contra afecciones del sistema nervioso central, como el párkinson o el alzhéimer, mediante la edición genética.

Esta primera fase del estudio consistía en presentar idea y concepto en papel. Acosta lideró el equipo LEDGE, también conformado por los científicos Tianhong Yang y Carole Cramer. La solución que proponen se basa en proteínas llamadas lectinas y que podrían ser “la llave maestra” para que la edición genética pueda llegar al cerebro y ser parte de la solución.

LEDGE fue una de las cinco propuestas ganadoras de $75.000 (unos ¢38,6 millones) para seguir desarrollando el proyecto. Otros ganadores fueron equipos de investigación de las universidades Yale, Cornell, Columbia y la de Kentucky.

El grupo es elegible para la segunda fase, en la que deben presentar los datos preliminares de desempeño de su idea. Con esto, optarían por un premio de $250.000 que se otorgaría en enero para continuar las pesquisas (¢128,77 millones, aproximadamente). De ganarlos, les permitirían hacer pruebas y validaciones independientes en laboratorio y ratones, que “tienen como objetivo revolucionar la tecnología de edición de genes y tener un impacto significativo en el tratamiento de enfermedades genéticas”.

“Las alternativas que se habían estudiado por años, como los adenovirus, no han funcionado y tienen problemas de efectos secundarios. Entonces los NIH le pidieron a la comunidad científica cómo llevar los editores genéticos al sistema nervioso central”, comentó Acosta en entrevista con La Nación.

La edición de genes es una de las promesas para tratar enfermedades genéticas desde su origen, ya que corrige los patrones defectuosos en las células. Podría servir, en un futuro, para tratar males neurodegenerativos como el párkinson o el alzhéimer.

Sin embargo, esto no siempre es fácil de alcanzar, por lo que los NIH decidieron hacer el concurso llamado Targeted en el que convocaron a instituciones de investigación genética para que propusieran formas en las que puedan transportarse los editores genéticos y llegar a las células que se requieren.

El concurso pedía enfocarse en el sistema de edición genética CRISPR-Cas9. Esta tecnología tiene dos componentes: un trozo de ARN (ácido ribonucleico) y la proteína Cas9. El primero identifica el fragmento de gen o genes que se quieren “editar”, y la proteína, mientras tanto, lo “edita”. Por ejemplo, si se detectara una enfermedad, el ARN localiza las porciones “defectuosas” del gen y la Cas9 las corta. Esto puede permitir el tratamiento de enfermedades que no tienen otras soluciones.

En el concurso participaron 54 propuestas y fueron escogidas cinco para buscar soluciones enfocadas en males del sistema nervioso central y cinco para los que afectan otras células del cuerpo humano.

Cruzar una barrera de difícil acceso

Hay una razón por la cual los problemas en el sistema nervioso central son de difícil tratamiento y atención. Y por ello, “entregar” editores genéticos a esa zona es una tarea “sumamente retadora”, según palabras de Acosta.

En nuestro cerebro hay una barrera biológica formada por células llamadas endoteliales, que forman la pared de los vasos sanguíneos y separan al cerebro del torrente sanguíneo. Esta barrera se llama hematoencefálica, y solo permite ingresar ciertas moléculas al cerebro e impide el transporte de otras consideradas “no deseadas”, como bacterias u otros patógenos.

El problema es que esta barrera tampoco deja pasar sustancias que pueden ser beneficiosas, como fármacos o editores genéticos que ayudarían en el tratamiento de enfermedades cerebrales o neurodegenerativas.

En laboratorio, a nivel in vitro, el sistema CRISPR-Cas9 funciona sin problemas y da grandes resultados, pero al aplicarlo a los seres humanos, esta barrera constituye un obstáculo.

“Cuando una molécula llega al torrente sanguíneo es muy probable que no cruce esa barrera y la enfermedad no sea tratada, por eso es crítico encontrar tecnologías que permitan cruzar la barrera”, destacó.

Proteínas clave en el proceso

En los últimos 15 años Acosta ha estado trabajando en el uso de una tecnología para cruzar la barrera hematoencefálica. La propuesta del equipo se basa en moléculas llamadas lectinas, proteínas que se adhieren a azúcares y que funcionan como medio de transporte para llevar diferentes fármacos. Estas moléculas ya habían sido utilizadas para tratar enfermedades metabólicas: las lectinas eran el vehículo para darles a las células lo que necesitan, como enzimas.

Pero la ventaja es que las lectinas pueden ayudar para llevar no solo enzimas, también fármacos y, en este caso, editores genéticos. Esta fue la idea que sometieron a concurso.

El paso del torrente sanguíneo al cerebro, explicó el costarricense, está mediado por receptores, que pueden considerarse las puertas para pasar la barrera hematoencefálica, pero ahí hay muy pocas puertas.

“Las moléculas que viajan por el torrente sanguíneo deben tener la llave para cruzar la barrera. Las lectinas son una llave maestra que, como se adhieren a azúcares, buscan el azúcar en los receptores y cruzan la barrera. Cualquier receptor con azúcares en la superficie puede ser utilizado”, amplió.

En este caso, la lectina permitiría llevar la proteína Cas9 dentro del Sistema Nervioso Central y ayudar a corregir defectos genéticos que desembocan en males neurodegenerativos.

¿Qué sigue?

Este año el equipo LEDGE preparará la fase II del concurso, para ello harán estudios en laboratorio, con células y ratones, para demostrar cómo las lectinas podrían ser esa llave de entrada para que la proteína CAS9 cruce la barrera hematoencefálica. Esta fase II admite a quienes ganaron la fase I, pero también a nuevas ideas que no participaron anteriormente.

Diez propuestas obtendrán $250.000 y pasarán a la fase III, donde con este dinero la idea puede probarse en modelos animales mayores, como primates.

La fase IIIa dará a tres participantes $50.000 para pulir el modelo y llegar a la final, o fase IIIb, en la que se pondrá a prueba una validación final.

El primer lugar se llevará $625.000 (cerca de ¢321,92 millones), el segundo lugar $225.000 (¢115,80 millones) y el tercer lugar tendrá una mención honorífica.

Para Acosta y su equipo este es un sueño que podría ayudar al tratamiento de enfermedades desde su origen y con mayor calidad de vida para quienes las padecen y sus familias.