ESTUDIANDO LAS NEURONAS DESDE LA PIEL

 

Para avanzar en la investigación biomédica es esencial el uso de modelos. Y los modelos deben ser baratos, que ocupen poco espacio, que tarden poco en crecer y que permitan observar resultados razonablemente rápido. Los elefantes por ejemplo serían muy poco recomendables como modelo de investigación.

Hoy día hay modelos de investigación en el laboratorio muy variados, pero que se pueden agrupar en dos conjuntos: Los modelos animales y los modelos “in vitro”. De los primeros, los más conocidos y usados son los ratones (Mus musculus) y la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster). Llevan usándose desde hace más de 100 años y esto ha permitido conocerlos muy bien y afinar su uso en los laboratorios. De los modelos “in vitro”, son muy útiles los cultivos celulares y de estos queremos hablar.

El usar cultivos celulares permite hacer muchos experimentos de una manera muy rápida y barata. Mucho más que trabajando con animales modelo. Aunque no den la información de lo que sucedería en un organismo completo, donde se dan múltiples interacciones complejas al mismo tiempo, permiten avanzar en la investigación preclínica muy eficientemente.

¿Son todos los cultivos celulares iguales? Para nada. En el cuerpo hay muchos tipos de células y son sometidas a una serie de tratamientos para mantenerlas vivas y creciendo en una placa. En un cultivo de células, las características que tiene dependerán de cual es su origen y como se procesan. Así que, dependiendo que qué se quiera estudiar, el uso de un tipo de célula u otro tiene que elegirse con cuidado.

La ELA es una enfermedad que afecta a las motoneuronas así que lo más lógico sería usar ese mismo tipo de célula para entender que pasa en la enfermedad. El problema es que no resulta conveniente ni fácil el obtenerlas de los propios pacientes directamente. Así que hay que tratar de buscar otro tipo de células que sean más abundantes y fáciles de obtener.

Se han usado durante bastante tiempo líneas de células inmortalizadas o las Células Madre Pluripotente Inducida (IPSC, según sus siglas en inglés). Estas últimas son células que provienen de diferentes partes del cuerpo y ya tienen una identidad concreta. Después de someterlas a un tratamiento, se consigue que pierdan su identidad y pasan a ser como las Células Madre propias del cuerpo. A continuación, estas células son nuevamente sometidas a un tratamiento y se transforman en motoneuronas sobre las que experimentar.

Recientemente, las células de la dermis que se llaman fibroblastos han sido usadas directamente como modelo para el estudio de diversas enfermedades. Sin tener que recurrir a estos procesos. Esto despierta la duda de si unas células de la piel pueden mostrar las principales características de la degeneración de las motoneuronas.

En un estudio que han realizado en el IDIVAL (Cantabria) han analizado si los cultivos de fibroblastos obtenidos de pacientes con ELA reproducen los problemas que se observan en las motoneuronas. En los datos que han publicado, observan que sí reproducen ciertos problemas que se asocian en las motoneuronas a su degeneración.

Los investigadores han observado como estas células que obtienen de pacientes tienen una proliferación reducida, menor tamaño. Además, recapitulan uno de los principales problemas asociados a la ELA; producen agregados de la proteína TDP-43. Tal y como sucede en las motoneuronas de pacientes con ELA, se acumula en el citoplasma y disminuye en el núcleo que es donde tiene que estar. También han encontrado que estas células, igual que se observa en motoneuronas, acumulan más daños en el ADN porque les fallan los mecanismos de reparación.

En base a estos resultados, los cultivos celulares creados a partir de fibroblastos de enfermos de ELA podrían ser un modelo celular inicial muy útil. Su uso estaría aconsejado para contrastar hipótesis sobre mecanismos patogénicos y avanzar en el descubrimiento de dianas terapéuticas.


AstroRx, UNA NUEVA TERAPIA CELULAR EN MARCHA

 

Hablábamos recientemente de que no hay que fijarse únicamente en las motoneuronas a la hora de buscar terapias para la ELA. En el sistema nervioso hay otros tipos de células, como los astrocitos, que trabajan coordinadamente con las motoneuronas. Son células que ayudan a las neuronas a funcionar correctamente y su papel puede ser muy importante en el desarrollo de la enfermedad.

En Israel, la empresa Kadimastem Ltd. ha comenzado un ensayo clínico de fase 1/2 de un nuevo tratamiento con células madre. En este caso está orientada, no a generar nuevas motoneuronas, sino a generar nuevos astrocitos. El nombre de este tratamiento es AstroRx.

En un comunicado de prensa han anunciado que los resultados parciales que han obtenido hasta el momento son prometedores. Estos resultados se basan en solo 5 pacientes, así que son resultados que hay que mirar con mucha prudencia. Sin embargo, son resultados que han provocado que los investigadores soliciten cambiar el protocolo del ensayo para los siguientes grupos que recluten.

Según estos resultados, la dosis más baja de AstroRx parece provocar una diferencia en el ritmo de cambio en la escala ALSFRS-R antes y después del tratamiento. La progresión de la enfermedad parece ser más lenta después del tratamiento. Además, el tratamiento se muestra seguro, sin efectos tóxicos registrados hasta el momento.

Según sus observaciones, los pacientes tratados con la dosis más baja de células mostraban un cambio en la progresión de su enfermedad que era significativo en los tres primeros meses después del tratamiento, pero luego volvían a la progresión anterior. En el protocolo inicial se consideraba solo una inyección de células y, lo que van a cambiar, es que haya dos inyecciones consecutivas del tratamiento AstroRx separadas por un intervalo de 2-3 meses.

Se espera que los resultados de los demás grupos de pacientes en este ensayo estén listos en la primera mitad de 2021. Habrá que esperar aún para saber si son suficientemente buenos para poder iniciar un ensayo de fase 3.


UN NUEVO SISTEMA PARA ACELERAR LA BÚSQUEDA DE TERAPIAS CONTRA LA ELA

 

En un estudio que ha sido liderado por la Dra. Hélène Blasco desde la Universidad de Tours, han encontrado un nuevo protocolo con el que identificar tratamientos que puedan ser eficaces en el tratamiento de la ELA.

La Dra. Blasco expuso la importancia de estudiar las variaciones metabólicas en la ELA, tanto para identificar nuevos biomarcadores que ayuden en el diagnóstico y pronóstico de la enfermedad como para buscar nuevas dianas terapéuticas, en la Jornada Internacional de ELA organizada por la Fundación Luzón el pasado día 2 de julio. En su nueva publicación muestran los resultados de otro trabajo de investigación donde se busca como mejorar el proceso para identificar tratamientos para la ELA.

En las motoneuronas de los enfermos de ELA se observa una acumulación de la proteína TDP-43 fuera del núcleo de las células, que es donde se localiza normalmente, y allí forma unos agregados que parecen tener un efecto dañino en las células. En un pequeño porcentaje de los casos esto se desencadena porque hay mutaciones en el gen con las instrucciones para formar a TDP-43, pero hay un algo porcentaje de casos en los que esto parece que sucede de manera secundaria según se desarrolla la enfermedad. De cualquier manera, el efecto no es bueno para las motoneuronas.

Para ver en detalle los parámetros más relevantes asociados a la agregación de TDP-43 comenzaron modificando una línea de células que cultivan en el laboratorio. Lo especial de estas células es que las hacen producir mucho más TDP-43 del que producirían normalmente. El hecho de que haya más TDP-43 del habitual basta para que la proteína pase a estar fuera del núcleo y que forme agregados, que es lo que ocurre en las motoneuronas de los pacientes de ELA. Y han observado además que esto basta para producir alteraciones en el funcionamiento de las células.

Las alteraciones en el funcionamiento de estas células cultivadas en el laboratorio activan señales de estrés y acaban por disminuir su viabilidad. El estrés celular provoca también un efecto tóxico en las mitocondrias, que es el orgánulo celular necesario para que se genere la energía con la que funcionan las células y tiene un papel importante en el desarrollo de la ELA.

Todo esto está desencadenado por la simple presencia de un TDP-43 perfectamente funcional y normal, pero en cantidades inusualmente altas. Esto demostraría que, aunque el gen TDP-43 no esté mutado, que otros factores aumenten esta proteína en las células puede desencadenar o potenciar los daños celulares que provocan la degeneración de las motoneuronas.

Estos cultivos celulares donde se está aumentando la cantidad de TDP-43, con los efectos tóxicos observados, servirán por lo tanto para probar de manera muy rápida y sencilla grandes cantidades de nuevos fármacos. Podría ser un buen protocolo para ayudar a encontrar nuevos tratamientos.


Elaboraciones con Gusto. Jornada para pacientes con ELA.

 

La Guía con Gusto es parte de un proyecto de investigación nutricional financiado por la Fundación Luzón. Este proyecto está siendo realizando por el IDIBELL, la Universidad de Barcelona y la Fundación Alicia, y su fin es mejorar la calidad de vida de los enfermos de ELA.

El próximo día 28 de enero tendrá lugar la jornada "ELAboraciones con Gusto" en el edificio la Masia del Campus de la Alimentación de Torribera (Barcelona) a partir de las 10:00 de la mañana.  En ella se podrá conocer de la mano de sus desarrolladores los detalles de la Guía con Gusto y ser partícipes del laboratorio culinario que se hará allí. Además, habrá un diálogo entre pacientes y profesionales donde se podrán compartir preocupaciones del día y aprender cómo mantener el placer de comer.

La jornada ha sido organizada por Unidad Funcional de Motoneurona del Hospital Universitario de Bellvitge, la Unidad Multidisciplinar de ELA del Hospital del Mar y la Universidad de Barcelona con la idea de los pacientes con ELA, sus familiares y cuidadores puedan seguir avanzando en el conocimiento de un aspecto tan importante como es la alimentación.

Para la participación en esta jornada, cuya inscripción es gratuita, es necesario registrarse en la página:

https://form.jotform.com/193422913344355

El cartel de la jornada puede descargarse aquí y el programa detallado aquí. En estos documentos podrán encontrarse todos los detalles de la organización.


LAS MITOCONDRIAS EN LA ELA; NUEVOS HALLAZGOS

Imagen de: Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2)

 

Pero, ¿qué son las mitocondrias? Dentro de las células hay diversas estructuras, que se llaman en general orgánulos, que tienen funciones concretas. Las mitocondrias son uno de estos orgánulos y su función es la de generar la energía con la cual pueden desarrollarse todas las reacciones y funciones de las células. Así que puede considerarse que son las plantas de energía de las células.

Para producir la energía, las mitocondrias realizan lo que se llama “respiración celular”. Una serie de enzimas van procesando los nutrientes que le llegan a las células en una serie de reacciones de oxidación que usa el oxígeno que les llega a través de la sangre que crean como residuos H2O, CO2 y energía. Dado que uno de los factores que afectan al desarrollo de la ELA es el estrés oxidativo, la relación de la enfermedad con problemas en el funcionamiento de las mitocondrias ha sido una vía de investigación muy interesante.

Recientemente se publicó un artículo en el que profundizan un poco más en el conocimiento de cómo se relacionan los problemas que causa en la célula la acumulación de la proteína TDP-43 y la desaparición de mitocondrias en motoneuronas. Además, estos investigadores dirigidos por la Dra. Hande Ozdinler de la Facultad de Medicina Feinberg de Chicago, han observado que esta desaparición ocurre en las motoneuronas superiores por un mecanismo especial que han llamado mitoautofagia.

Los experimentos que han hecho en ratones con mutaciones en TDP-43, SOD1 y PFN1, que desarrollan problemas similares a los de los enfermos de ELA, muestran que mucho antes del debut de los síntomas ya se ven mitocondrias con defectos en las motoneuronas superiores. Estas motoneuronas son las que van desde el cerebro a la médula espinal y son las únicas células en estos ratones que muestran estos problemas en los ratones.

En las motoneuronas superiores, las mitocondrias seguían una vía definida que acababa con su autodestrucción de una manera única. Este fenómeno es el que han llamado mitoautofagia. La proporción de mitocondrias que se observaban en esta situación era diferente según el tipo de mutante. Los mutantes TDP-43 y PFN1 presentaban resultados más equiparables, pero los mutantes SOD1 tenían menos mitocondrias con la morfología propia del proceso de mitoautofagia y más con una serie de anormalidades propias como un crecimiento desmesurado.

Estos investigadores plantean que la mitoautofagia en las motoneuronas superiores sería un mecanismo que aumentaría la vulnerabilidad de estas células desde momentos muy anteriores a la aparición de síntomas de la enfermedad. Por lo tanto, podría suponer una nueva vía terapéutica a explorar además de servir como marcador temprano de la enfermedad.


Las motoneuronas no juegan solas.

En la ELA se produce una degradación de las motoneuronas que es responsable de la pérdida de capacidad muscular de los enfermos. Sin embargo, en el sistema nervioso, las neuronas no están solas, están acompañadas por otros tipos celulares.  Uno de esos tipos son las células de la glía, a las cuales pertenecen los astrocitos y se ha observado que también juegan un papel en el desarrollo de la enfermedad.

Una de las causas genéticas identificadas como causa de la ELA es que el gen C9orf72 tenga mutada una región concreta de su secuencia. Estas mutaciones se encuentran en hasta el 40% de los casos de ELA familiar y alrededor del 10% de los casos de ELA esporádica. Qué mecanismo desencadena el efecto patológico de estas mutaciones es algo que aún está en estudio, pero la relación de causalidad es un dato confirmado.

Una colaboración de varios investigadores de Reino Unido y liderados por el Dr. Siddharthan Chandran, han publicado sus resultados del estudio que han realizado sobre el papel de los astrocitos en el desarrollo de la ELA en pacientes con el gen C9orf72 mutado.

Para hacer este estudio han usado células llamadas fibroblastos de enfermos de ELA. Estas células son muy abundantes en el cuerpo humano y muy sencillas de obtener, así que resulta muy práctico su uso. Partiendo de estas células, han provocado que se transformen en motoneuronas y astrocitos en placas de cultivo para poder realizar los experimentos necesarios.

Como resultado de sus experimentos observaron que los astrocitos con mutaciones en C9orf72 tenían un efecto tóxico sobre las motoneuronas, tanto si las neuronas eran también mutantes como si eran motoneuronas no mutantes para C9orf72. De hecho, pudieron comprobar que los astrocitos mutantes eran responsables de producir perturbaciones funcionales en las motoneuronas.

Un punto muy destacable en este estudio es que, mediante lo que se conoce como edición genética, corrigieron la mutación C9orf72 en un cultivo de células que originalmente sí era mutante. En sus experimentos pudieron comprobar que, esta corrección genética aplicada sólo en los astrocitos, eliminaba los problemas funcionales en las motoneuronas con las que contactaban, independientemente de que fueran o no motoneuronas mutantes en C9orf72.

Esencialmente, en este estudio comparan que ocurre en motoneuronas y astrocitos con las mutaciones en C9orf72 frente a esas células sin dichas mutaciones, ven un efecto tóxico que corresponde con la neurodegeneración que sucedería en enfermos de ELA. Para comprobar si de verdad son estas mutaciones las responsables y no algún otro factor, en las mismas células que tenían C9orf72 mutado, lo editan genéticamente sin afectar a otros genes. De esta manera, ahora es como el de individuos sin ELA. En estas condiciones ven que, efectivamente, los problemas en las motoneuronas desaparecen. De esta manera, aumenta la seguridad de que se está estudiando una causa directa de la ELA.

Estos datos apoyarían la idea de usar el gen C9orf72 como diana en terapias génicas. Podría servir para atajar su efecto tóxico directo en las motoneuronas y el indirecto a través de su acción en los astrocitos.


EL PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN “ANSWER ALS” COMPLETA UNA HERRAMIENTA TECNOLÓGICA PARA EL AVANCE EN LA INVESTIGACIÓN EN LA ELA.

El programa de investigación “Answer ALS”, liderado por la Jonhs Hopkins University y  el Robert Packard Center for ALS Research, ha terminado de instalar su plataforma tecnológica inicial. Con esto, está listo para embarcarse en su objetivo de encontrar tratamientos para la ELA eficaces. Este programa está suponiendo hasta el momento el mayor esfuerzo de investigación en la ELA.

Este programa trata de determinar la evaluación clínica, genética, molecular y bioquímica más completa que se haya hecho en ELA. Los resultados que obtengan están previstos que se compartan por enlaces seguros con toda la comunidad investigadora. Su objetivo es el dar respuesta a las múltiples preguntas sobre la ELA y encontrar nuevas terapias. Destaca su orientación al uso de la computación en la nube, la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático. Crearán hasta 1,000 líneas únicas de células madre de pacientes con ELA y controles sanos, modelando la enfermedad a gran escala y a través de sus muchas variaciones.

En este programa intervienen empresas tecnológicas que han creado una infraestructura de investigación basada en la nube, con una gran capacidad para manejar un volumen de datos sin precedentes. Esta plataforma que han creado permitirá que “Answer ALS” crezca añadiendo cada vez más datos y usando nuevas tecnologías emergentes. Están construyendo miles de perfiles de pacientes construidos pieza por pieza a partir de múltiples fuentes de datos. Estos esfuerzos buscan sentar las bases para definir subgrupos de pacientes de ELA que permitan identificar las estrategias de tratamiento más efectivas para cada uno.