Rastreo de las vías moleculares subyacentes a la esclerosis lateral amiotrófica
La enfermedad neurodegenerativa terminal esclerosis lateral amiotrófica (ELA o ALS, por sus siglas en inglés) provoca la pérdida de las motoneuronas del encéfalo y la médula espinal que controlan los músculos voluntarios. Es la enfermedad de la motoneurona más frecuente. «Lamentablemente, la mayoría de los pacientes mueren entre dos y cinco años después del diagnóstico y solo se conocen unos pocos fármacos aprobados que ayuden a algunos paciente; muchos ensayos clínicos han fracasado», afirma Edor Kabashi, coordinador del proyecto ALS-Networks, financiado por el Consejo Europeo de Investigación. En los últimos veinte años, los investigadores han identificado más de una docena de genes con mutaciones patógenas en algunos enfermos de ELA. Expresadas en la mayoría de los tipos celulares, se pensaba que no estaban relacionadas con la ELA, pero ahora son fundamentales en la búsqueda de nuevos tratamientos. El equipo de ALS-Networks quería determinar las vías comunes en las que estos genes mutados podrían interactuar y, de esa forma, revelar cómo las expresiones genéticas alteradas podrían degenerar las motoneuronas. El proyecto se centró en cuatro genes que suelen mutar en la ELA. «Las vías que identificamos parecen compartirse no solo en nuestros modelos, sino también en otros modelos animales y en motoneuronas inducidas de enfermos de ELA. Estoy seguro de que estamos en el buen camino hacia importantes avances terapéuticos", añade Kabashi, del Instituto Nacional de Salud e Investigación Médica (Inserm de Francia), entidad anfitriona del proyecto.
Modelos transgénicos de pez cebra
Dado que los peces cebra tienen los mismos genes mutados y desregulados que los enfermos de ELA, son buenos organismos modelo. Mediante el uso de técnicas de CRISPR/Cas9, el proyecto se centró en regiones específicas del genoma del pez cebra para eliminar los genes de la ELA o introducir mutaciones encontradas en enfermos de ELA. Así, se creó una serie de peces cebra mutantes de deleción con los que estudiar los cuatro genes de ELA investigados: C9orf72, SQSTM1, TDP-43 y FUS. Los modelos de peces cebra vertebrados para C9orf72 ayudaron a identificar un marcador patológico de la ELA. «Descubrimos que la sobreexpresión de unas proteínas llamadas repeticiones dipéptidas agrava el daño motor en determinadas condiciones genéticas, lo que conduce a la neurodegeneración», señala Kabashi. Combinando técnicas como la purificación y el análisis ómico de las motoneuronas de estos modelos, se determinaron dos vías compartidas que contribuyen al declive de las motoneuronas. En primer lugar, un metabolismo mitocondrial comprometido, fundamental para mantener la energía celular. En segundo lugar, la interrupción de la autofagia, eliminación celular de componentes viejos o dañados. El equipo también elaboró un modelo de pez cebra con un gen FUS desactivado que, en comparación con los controles, mostró una reducción de la capacidad natatoria y un aumento de la mortalidad. Mediante el estudio de cómo las interacciones genéticas podrían influir en las variantes genéticas causantes de la enfermedad —y presentar así factores de riesgo—, en colaboración con consorcios internacionales, el equipo elaboró modelos de pez cebra para otros dos genes de la ELA, a saber: GPX3 y NUP50. «Estamos realmente entusiasmados por seguir estudiando estas variantes, ya que parecen estar implicadas en dos mecanismos patógenos clave de la ELA, el estrés oxidativo y el transporte nucleocitoplasmático», explica Kabashi. También se elaboró un modelo para TBK1, otro gen recientemente identificado por el equipo como presente en enfermos de ELA (en la actualidad, se está redactando un artículo al respecto). La inactivación de este gen provoca la degeneración de la motoneurona y la activación de la muerte celular
Vías comunes
Los investigadores siguen buscando vías motoneuronales comúnmente desreguladas como dianas para tratamientos que reduzcan el sufrimiento y mejoren la calidad de vida de los enfermos de ELA. «Para los dos genes comúnmente mutados, C9orf72 y FUS, ya hemos identificado compuestos que pueden reducir la degeneración de la motoneurona y el músculo», añade Kabashi. Kabashi espera definir los marcadores específicos que se alteran en los modelos de pez cebra. Del mismo modo, la clasificación por fluorescencia de las células que se sabe que están afectadas en la ELA permitirá definir mejor las alteraciones específicas de cada célula. «La identificación de estos marcadores podría, en última instancia, hacer avanzar la terapia génica de la ELA, que funciona bien en la atrofia muscular espinal, una enfermedad del desarrollo neurológico que también afecta a las motoneuronas y a los músculos», concluye Kabashi.
Palabras clave
ALS-Networks, ELA, motoneurona, encéfalo, médula espinal, músculos, gen, pez cebra, célula, mutado, tratamiento, metabolismo mitocondrial, autofagia
