La col·laboració ICFO-SJD Joint Lab prova la teràpia gènica contra la distròfia muscular
Un nou estudi ajuda a demostrar que la teràpia gènica pot revertir els efectes de la mutació que causa els símptomes de la distròfia muscular congènita a les cèl·lules del pacient.
La distròfia muscular congènita és un grup de malalties neuromusculars minoritàries. En particular, la distròfia vinculada a la deficiència de col·lagen tipus VI afecta menys d'1 de cada 100.000 persones, té diversos graus de gravetat i no té cura.
El col·lagen VI és present en gran quantitat de teixits del nostre cos: músculs, tendons, cartílags, vasos sanguinis o fins i tot al cervell. Les cèl·lules que el produeixen, anomenades fibroblasts, el secreten fora, a l'espai entre cèl·lules, on les fibres de col·lagen creen una xarxa que s’encarrega 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 sofreixen 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 evidenciat com el tractament experimental amb teràpia gènica ajuda a revertir-los.
Els pacients amb distròfia muscular tenen una mutació als gens que s'encarreguen de produir el col·lagen, que els impedeix 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.
Per a l'estudi, van prendre biòpsies de pell de diversos nens diagnosticats de distròfia muscular. Una vegada va tenir aquestes cèl·lules de fibroblasts, van usar la teràpia gènica al 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.
LA COLABORACIÓ DEL JOINTLAB ICFO-SJD I LA LLUM DEL SINCROTRÓ APORTA NOUS DESCOBRIMENTS
Per a comprovar l'efectivitat del tractament amb teràpia gènica, l'equip investigador va analitzar les cèl·lules dels pacients amb tècniques avançades de microscòpia. Entre elles, la microscòpia de superresolució duta a terme a la plataforma de Microscòpia Confocal i Imatge Cel·lular de l’IRSJD, el Laboratori de microscòpia de super resolució i nanoscòpia (SLN) de l'ICFO i la microscòpia de raigs X amb llum de sincrotró en la línia de llum MISTRALENCA de l'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 l’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 únicament n’hi ha 3 més al món, en tres altres sincrotrons. "Permet fer tomografies a les cèl·lules, com un TAC d'un hospital, però amb un milió de vegades més resolució", explica Ana Joaquina Pérez Berná, científica de l'ALBA. “Això possibilita veure l'interior de les cèl·lules i entendre què hi passa de manera global, ja que no fa falta tallar-les o tractar-les químicament, només estan congelades”.
Els investigadors també van 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 a 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 fibroblasts als pacients amb distròfia muscular", comenta Pérez Berná.
Les imatges de cèl·lules de fibroblasts sans 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 als 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, ja que confirma a nivell subcel·lular com l'edició gènica és capaç de revertir no només l'expressió del gen mutat en quant a l'ARN i proteïna, sinó també en l'àmbit 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 a l'ALBA. Aquests resultats ens donen confiança per a fer el proper pas i analitzar aquesta teràpia amb ratolins".
Figura (A, B, C) El fibroblast derivat del pacient COL6-RD mostra una morfologia fragmentada de l'aparell de Golgi. (A) Imatges STED representatives de control i fibroblasts derivats del pacient COL6-RD i fibroblasts derivats del pacient COL6-RD tractats amb CRISPR, etiquetats amb Gm130 (magenta) i dapi per a la tinció nuclear (blau). Barra d'escala 5 μm.
Referencia: 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
**********************
Sobre el JointLab ICFO_SJD
El JointLab és un projecte conjunt entre l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu i l'ICFO per a promoure activitats de recerca interdisciplinàries, amb l'objectiu d'impulsar el desenvolupament i l'aplicació de tecnologies fotòniques com a solucions innovadores per a l'atenció neonatal i pediàtrica.