Un proyecto masivo de edición de genes nuevos tiene como objetivo aplastar la enfermedad de Alzheimer

Cuando se trata de Alzheimer versus ciencia, la ciencia está en el lado perdedor.

El Alzheimer es cruel de la manera más insidiosa. El trastorno se infiltra en algunos cerebros que envejecen, consumiendo gradualmente su capacidad para pensar y razonar, reduciendo su comprensión de los recuerdos y la realidad. A medida que la población mundial envejece, la enfermedad de Alzheimer asoma su fea cabeza a un ritmo alarmante. Y a pesar de décadas de investigación, no tenemos tratamiento, por no mencionar una cura.

¿Demasiado deprimente? Los Institutos Nacionales de Salud (NIH) están de acuerdo. En uno de los proyectos más ambiciosos En biología, los NIH están acorralando a los investigadores de células madre y de Alzheimer para que se unan en el mayor proyecto de edición del genoma jamás concebido.

La idea es simple: décadas de investigación han encontrado ciertos genes que parecen aumentar la posibilidad de Alzheimer y otras demencias. Los números van por encima de los cientos. Descubrir cómo cada uno se conecta o influye en otro, si es que lo hace, requiere años de investigación en laboratorios individuales. ¿Qué pasa si los científicos se unen, aprovechan un recurso compartido y resuelven colectivamente el caso de por qué ocurre el Alzheimer en primer lugar?

El arma secreta de la iniciativa son las células madre pluripotentes inducidas, o iPSC. Al igual que la mayoría de las células madre, tienen la capacidad de transformarse en cualquier cosa: un genio celular, por así decirlo. Las iPSC renacen a partir de células adultas normales, como las células de la piel. Sin embargo, cuando se transforman en una célula cerebral, llevan los genes originales de su donante, lo que significa que albergan el legado genético de la persona original, por ejemplo, su probabilidad de desarrollar Alzheimer en primer lugar. ¿Qué pasa si introducimos genes relacionados con el Alzheimer en estas células madre renacidas y observamos cómo se comportan?

Al estudiar estas iPSC, podríamos seguir pistas que conduzcan a las causas genéticas de Alzheimer y otras demencias, allanando el camino para que las terapias genéticas las corten de raíz.

La Iniciativa de Enfermedades Neurodegenerativas iPSC (iNDI) está preparada para hacer precisamente eso. El proyecto tiene como objetivo "estimular, acelerar y apoyar la investigación que conducirá al desarrollo de mejores tratamientos y prevenciones para estas enfermedades", el NIH dijo. Todos los conjuntos de datos resultantes se compartirán abiertamente en línea, para que cualquiera pueda extraerlos e interpretarlos.

¿En lenguaje sencillo? Lanzamos a todas nuestras nuevas superestrellas de la biotecnología, con CRISPR a la vanguardia, en un esfuerzo concertado contra la enfermedad de Alzheimer, para finalmente ganar la partida. Es un momento de “Vengadores, reunidos” hacia uno de nuestros enemigos más duros, uno que busca destruir nuestras propias mentes desde adentro.

El enemigo silencioso

La enfermedad de Alzheimer se reconoció por primera vez a principios del siglo XX. Desde entonces, los científicos se han esforzado por encontrar la causa que hace que un cerebro se consuma.

La idea más destacada hoy en día es la hipótesis amiloide. Imagina una película de terror dentro de una casa encantada con fantasmas que se intensifican gradualmente en su embrujo. Ese es el horror amiloide, una proteína que se acumula gradual pero silenciosamente dentro de una neurona, "la casa", que finalmente la despoja de su función normal y conduce a la muerte de cualquier cosa en su interior. Estudios posteriores también encontraron otras proteínas tóxicas que merodean fuera de la "casa" de las neuronas y que gradualmente envenenan a los inquilinos moleculares de su interior.

Durante décadas, los científicos han pensado que el mejor método para vencer a estos fantasmas era un "exorcismo", es decir, deshacerse de estas proteínas tóxicas. Sin embargo, en una prueba tras otra, fallaron. La tasa de fracaso del tratamiento de la enfermedad de Alzheimer (hasta ahora, el 100 por ciento) ha llevado a algunos a llamar a los esfuerzos de tratamiento un "cementerio de sueños".

Es bastante obvio que necesitamos nuevas ideas.

Ingrese CRISPR

Hace unos años, dos peces gordos llegaron a la ciudad. Uno es CRISPR, el francotirador genético prodigio que puede cortar, insertar o intercambiar un gen o dos (o más). El otro son las iPSC, células madre pluripotentes inducidas, que "renacen" a partir de células adultas a través de un baño químico.

Los dos juntos pueden emular Dementia 2.0 en un plato.

Por ejemplo, con CRISPR, los científicos pueden insertar fácilmente genes relacionados con la enfermedad de Alzheimer, o su protección, en una iPSC, ya sea de un donante sano o de alguien con alto riesgo de demencia, y observar lo que sucede. Una célula cerebral es como un área metropolitana zumbante, con proteínas y otras moléculas dando vueltas. Agregar una dosis de genes pro-Alzheimer, por ejemplo, podría bloquear el tráfico con suciedad, lo que llevaría a los científicos a descubrir cómo esos genes encajan en el panorama más amplio del Alzheimer. Para los cinéfilos, es como agregar a una célula un gen para Godzilla y otro para King Kong. Sabes que ambos pueden estropear las cosas, pero solo observando lo que sucede en una celda puedes estar seguro.

Los laboratorios individuales han probado el enfoque desde que se inventaron las iPSC, pero hay un problema. Debido a que las iPSC heredan la “línea de base” genética de una persona, a los científicos de diferentes laboratorios les resulta realmente difícil evaluar si un gen está causando la enfermedad de Alzheimer o si fue simplemente una casualidad debido a la composición genética particular del donante.

El nuevo plan iNDI busca estandarizar todo. Con CRISPR, agregarán más de 100 genes relacionados con la enfermedad de Alzheimer y las demencias relacionadas en las iPSC de una amplia variedad de donantes sanos de diversas etnias. El resultado es un enorme proyecto de ingeniería del genoma, que conduce a una biblioteca completa de células clonadas que portan mutaciones que podrían conducir a la enfermedad de Alzheimer.

En otras palabras, en lugar de estudiar células de personas con Alzheimer, intentemos dar Alzheimer a células cerebrales normales y sanas inyectándolas con genes que podrían contribuir al trastorno. Si ve los genes como un código de software, entonces es posible insertar código que potencialmente lleve al Alzheimer a esas células a través de la edición de genes. Ejecuta el programa y podrás observar cómo se comportan las neuronas.

El proyecto tiene dos fases. El primero se centra en las células de ingeniería de masas editadas con CRISPR. El segundo es analizar a fondo estas células resultantes: por ejemplo, su genética, cómo se activan sus genes, qué tipo de proteínas transportan, cómo interactúan esas proteínas, etc.

"Mediante la ingeniería de mutaciones que causan enfermedades en un conjunto de iPSC bien caracterizadas y genéticamente diversas, el proyecto está diseñado para garantizar la reproducibilidad de los datos en todos los laboratorios y para explorar el efecto de la variación natural en la demencia". dijo Dr. Bill Skarnes, director de ingeniería celular en el Laboratorio Jackson y líder del proyecto.

Un martillo contra el Alzheimer

iNDI es el tipo de iniciativa que solo es posible con nuestro reciente impulso biotecnológico. Diseñar cientos de células relacionadas con la enfermedad de Alzheimer, y compartirlas con científicos de todo el mundo, era una quimera hace apenas dos décadas.

Para ser claros, el proyecto no solo genera celdas individuales. Utiliza CRISPR para producir líneas celulares o linajes completos de células con el gen de la enfermedad de Alzheimer que pueden pasar a la siguiente generación. Y ese es su poder: se pueden compartir con laboratorios de todo el mundo, para perfeccionar aún más los genes que podrían tener el mayor impacto en el trastorno. La fase dos de iNDI es aún más poderosa, ya que indaga en el funcionamiento interno de estas células para generar un "código de trampa", una hoja de cómo se comportan sus genes y proteínas.

Juntos, el proyecto hace el arduo trabajo de construir un universo de células relacionadas con el Alzheimer, cada una equipada con un gen que podría tener un impacto en la demencia. “Es probable que este tipo de análisis integradores conduzcan a descubrimientos interesantes y prácticos que ningún enfoque podría aprender de forma aislada”, escribieron los autores. Proporciona la "mejor oportunidad de comprender verdaderamente" el Alzheimer y las enfermedades relacionadas, y "posibilidades de tratamiento prometedoras".

Crédito de la imagen: Gerd Altmann en Pixabay

Fuente: https://singularityhub.com/2021/04/13/a-massive-new-gene-editing-project-is-out-to-crush-alzheimers/