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TERAPIAS DE MEDICINA PERSONALIZADA PARA LAS DISTROFIAS MUSCULARES CONGÉNITAS

Desarrollo de métodos avanzados de diagnóstico molecular para el diagnóstico preciso de distrofias musculares congénitas y de terapias génicas para el tratamiento del déficit de colágeno VI

Descripción del proyecto:

Parte 1: Mejora del diagnóstico de las enfermedades distróficas relacionadas con mutaciones en los genes del colágeno

A lo largo de los últimos 10 años, el equipo de la Dra. Jiménez-Mallebrera ha logrado mejoras continuas en el diagnóstico de la distrofia muscular por déficit de colágeno VI, empleando una serie de técnicas cuantitativas y cada vez más precisas para estudiar la expresión de esta proteína en fibroblastos y otros tipos de muestras biológicas. Además, han desarrollado y publicado algoritmos de aprendizaje de inteligencia artificial, específicos para el estudio de esta patología, que constituyen un gran apoyo en el proceso de diagnóstico y la investigación de la patología. Finalmente, en el último año han estudiado las alteraciones que se producen en el interior de la célula como consecuencia de la alteración del colágeno VI mediante tomografía de rayos X.

Todos estos métodos proporcionan un nivel de detalle incomparable a la hora de interpretar los efectos que producen las mutaciones en los genes del colágeno VI sobre las células, los tejidos y, por ende, el organismo. Gracias a la experiencia adquirida a lo largo de estos años están ahora en situación de ofrecer el diagnóstico más preciso a día de hoy para este grupo de patologías.

Estos avances son clave en el proceso de diagnóstico, tanto en pacientes pediátricos como adultos, ya que permiten interpretar el efecto de variantes genéticas de significado incierto (no se ha descrito si son patológicas o no) o de mutaciones que presentan una expresión variable en distintos miembros de una misma familia, las cuales, hasta el momento, resultaban muy difíciles de caracterizar.

En los últimos 8 años han llevado a cabo más de 250 estudios en células obtenidas de más de 100 pacientes con sospecha de déficit de colágeno VI, procedentes tanto de España como de otros países.

Además de las mutaciones en los genes del colágeno VI, también existen variantes relacionadas con mutaciones en el gen del colágeno XII (COL12A1), otra proteína de la matriz extracelular que está asociada al colágeno VI. En los últimos años, el laboratorio ha recibido solicitudes regulares de otros centros para llevar a cabo estos estudios, lo cual pone de manifiesto una necesidad no cubierta y que requiere atención. De hecho, es posible que la frecuencia de estas alteraciones del Col12 esté infravalorada debido a la falta de métodos de diagnóstico bioquímico y celular de este tipo de mutaciones.

Partiendo del trabajo realizado por laboratorio para poner a punto las técnicas de estudio del Colágeno 12 en cultivos de fibroblastos, este proyecto pretende ampliar la capacidad diagnóstica de estas técnicas y, en base a la experiencia adquirida en el análisis de colágeno VI, ofrecer también un diagnóstico preciso a los pacientes de colágeno XII

 

Parte 2: Desarrollo de terapias moleculares para DMC-Col6

En proyectos anteriores, el grupo de investigación de la Dra. Jiménez-Mallebrera ha demostrado que las herramientas de terapia génica basadas en CRISPR/Cas9 son altamente específicas y eficaces para corregir mutaciones puntuales, reducir los niveles de expresión de los alelos mutados, y restaurar in vitro la estructura de la malla de colágeno en fibroblastos de pacientes de DMC-Col6. Sin embargo, se ha observado que, a pesar de su utilidad para bloquear la expresión del gen mutado, estas técnicas son muy poco eficaces a la hora de sustituir las mutaciones por la secuencia correcta mediante el proceso de recombinación homóloga (HDR) en los casos en que es necesario restaurar la secuencia original.

El proyecto aborda ésta y otras limitaciones que deben ser superadas antes de que la tecnología CRISPR/Cas9 pueda ser aplicada de forma más amplia in vivo. Partiendo de los resultados anteriores, el objetivo global es investigar y ampliar el conocimiento de algunos aspectos de las terapias basadas en CRISPR/Cas9 y oligonucleotidos antisentido, para allanar el camino hacia terapias seguras y eficaces en el tratamiento de las Distrofias Musculares Congénitas por déficit de colágeno VI.

Concretamente, los objetivos de la Parte 2 del proyecto son:

  • Dar continuidad al diagnóstico bioquímico y celular en pacientes con sospecha de déficit de colágeno VI, a la vez que se mejoran las técnicas utilizadas mediante el uso de microscopia avanzada y sistemas de inteligencia artificial. Además, se ampliará el alcance del diagnóstico a mutaciones de los genes del colágeno 12.
  • Desarrollar terapias para corregir mutaciones en genes de colágeno VI, en concreto:
    1. Investigar diversos sistemas de edición genética basados en el sistema CRISPR/Cas9. Ello incluye las técnicas más recientes como Base Editors y Prime Editing, así como el uso de variantes ancestrales sintéticas de la proteína Cas para corregir diferentes tipos de mutaciones en los genes del colágeno VI.
    2. Investigar sistemas de administración de las terapias génicas, tanto in vitro como in vivo. Esta parte incluye, por un lado, el uso de la plataforma SMARTY, desarrollada y patentada por el equipo del Instituto de Ciencias Materiales de Barcelona (ICMAB) que colabora con el laboratorio de la Dra. Jiménez-Mallebrera. SMARTY se basa en el uso de nanopartículas que poseen la capacidad de llegar a los fibroblastos, liberar su contenido, el cual llevará a cabo la edición del material genético. Por otro lado, en colaboración con la Dra. Ana Buj-Bello (Gènèthon, Francia), se utilizarán diferentes tipos de virus adenoasociados (AAV) como vectores para hacer llegar las terapias al músculo de forma específica.
    3. En colaboración con el Hospital Clínic de Barcelona, investigar la inmunidad preexistente contra las proteínas Cas9 en la población pediátrica española, con el fin de determinar la potencial respuesta inmunitaria de los pacientes ante la administración de este tipo de terapias.

 

Lugar de desarrollo:
HSJD Hospital San Juan de Dios de Barcelona

Investigadores implicados:
Dra. Jimenez Mallebrera, Cecilia: Coordinadora Grupo de Investigación.
Dr.  López Márquez, Arístides
Dra. Badosa, Carmen

Duración del proyecto y periodo de apoyo por Fundación Noelia:
2 años (Marzo 2023 – Junio 2025)

Inversión total:
148.560 EUROS

Aportaciones pendientes de realizar por Fundación Noelia:
Marzo 2023: 42.000€
Junio 2023: 32.280€
Marzo 2024: 42.000€
Junio 2024: 32.280€

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