Imagen de inmunofluorescencia del epitelio sensorial de una cóclea (parte del oído interno) de ratón, tratada con terapia genética © Institut Pasteur
Investigadores del Instituto Pasteur, INSERM, CNRS, Colegio de Francia, Universidad de la Sorbona y de la Universidad de Clermont Auvergne, en colaboración con las universidades de Miami, Columbia y San Francisco, han conseguido curar una sordera de origen genético sustituyendo un gen defectuoso por un gen sano. Los resultados se publican en los Proceedings of the National Academy of Sciences .
El trabajo se ha desarrollado con ratones que tenían el equivalente de una forma de sordera genética en humanos llamada OTOF. En los seres humanos, OTOF es un gen que codifica una proteína llamada otoferlina, presente en el cerebro y en el oído interno. Se cree que esta proteína interviene en el mecanismo de neurotransmisión que hace posible que las señales nerviosas viajen desde el oído a la región del cerebro encargada de procesarlas.
Se han encontrado diversas mutaciones que afectan a este gen y provocan sordera no sindrómica, es decir sordera de origen genético no asociada a malformaciones o alteraciones en otros órganos. Algunas de estas mutaciones provocan la existencia de una molécula de otoferlina anómala que no cumple correctamente su función fisiológica. Las mutaciones del gen OTOF pueden transmitirse a la descendencia, causando sordera familiar.
Las personas que han mutado este gen no pueden codificar la otoferlina y padecen una deficiencia auditiva que representa del 2% al 8% de la sordera genética congénita. Las mutaciones de OTOF provocan la supresión de la liberación de neurotransmisores por la sinapsis auditiva primaria en respuesta a una señal de sonido, y las fibras nerviosas auditivas ya no perciben la estimulación acústica.
Los tratamientos desarrollados hasta ahora para resolver esta anomalía no son perfectos y sus efectos son limitados. Sólo el implante de un dispositivo médico electrónico que sustituye la función del oído interno dañado ha permitido hasta ahora una recuperación auditiva parcial.
Nuevo avance
La nueva investigación, dirigida por Saïd Safieddine, director de investigación en el CNRS, ha conseguido un tratamiento alternativo: restaurar la audición en ratones que padecían esta sordera genética sustituyendo el gen dañado por uno sano.
Para conseguir esta proeza, los científicos usaron virus adenoasociados (AAV), que son muy simples y tienen sólo tienen ADN lineal de cadena sencilla. Pueden insertarse en las células y no la infectan.
Sin embargo, estos virus tienen una capacidad de almacenamiento limitada y no pueden acoger el gen que debe ser integrado para sustituir al gen OTOF, ya que tiene más letras en el ADN de las que caben en el AAV.
Para superar esta limitación, los investigadores tuvieron que recurrir a una solución práctica: dividir la cadena de letras del gen a integrar en dos mitades. Así pudieron introducirlos por separado en las células de los ratones, donde se unieron naturalmente, un fenómeno de reparación genética favorecido por una propiedad del ADN de los virus AAV.
Este proceso permitió la codificación natural de la otoferlina y la restauración de la audición en los ratones del experimento de forma permanente, ya que estas células no se renuevan a lo largo de la vida, ni en ratones, ni en humanos.
El trabajo se ha desarrollado con ratones que tenían el equivalente de una forma de sordera genética en humanos llamada OTOF. En los seres humanos, OTOF es un gen que codifica una proteína llamada otoferlina, presente en el cerebro y en el oído interno. Se cree que esta proteína interviene en el mecanismo de neurotransmisión que hace posible que las señales nerviosas viajen desde el oído a la región del cerebro encargada de procesarlas.
Se han encontrado diversas mutaciones que afectan a este gen y provocan sordera no sindrómica, es decir sordera de origen genético no asociada a malformaciones o alteraciones en otros órganos. Algunas de estas mutaciones provocan la existencia de una molécula de otoferlina anómala que no cumple correctamente su función fisiológica. Las mutaciones del gen OTOF pueden transmitirse a la descendencia, causando sordera familiar.
Las personas que han mutado este gen no pueden codificar la otoferlina y padecen una deficiencia auditiva que representa del 2% al 8% de la sordera genética congénita. Las mutaciones de OTOF provocan la supresión de la liberación de neurotransmisores por la sinapsis auditiva primaria en respuesta a una señal de sonido, y las fibras nerviosas auditivas ya no perciben la estimulación acústica.
Los tratamientos desarrollados hasta ahora para resolver esta anomalía no son perfectos y sus efectos son limitados. Sólo el implante de un dispositivo médico electrónico que sustituye la función del oído interno dañado ha permitido hasta ahora una recuperación auditiva parcial.
Nuevo avance
La nueva investigación, dirigida por Saïd Safieddine, director de investigación en el CNRS, ha conseguido un tratamiento alternativo: restaurar la audición en ratones que padecían esta sordera genética sustituyendo el gen dañado por uno sano.
Para conseguir esta proeza, los científicos usaron virus adenoasociados (AAV), que son muy simples y tienen sólo tienen ADN lineal de cadena sencilla. Pueden insertarse en las células y no la infectan.
Sin embargo, estos virus tienen una capacidad de almacenamiento limitada y no pueden acoger el gen que debe ser integrado para sustituir al gen OTOF, ya que tiene más letras en el ADN de las que caben en el AAV.
Para superar esta limitación, los investigadores tuvieron que recurrir a una solución práctica: dividir la cadena de letras del gen a integrar en dos mitades. Así pudieron introducirlos por separado en las células de los ratones, donde se unieron naturalmente, un fenómeno de reparación genética favorecido por una propiedad del ADN de los virus AAV.
Este proceso permitió la codificación natural de la otoferlina y la restauración de la audición en los ratones del experimento de forma permanente, ya que estas células no se renuevan a lo largo de la vida, ni en ratones, ni en humanos.
Posibilidades esperanzadoras
Esta investigación ha demostrado que las posibilidades de recuperar la audición por este trastorno genético aumentan considerablemente, al mismo tiempo que posibilita su aplicación a otras formas de sordera genética.
Los investigadores explican en su artículo que, en los seres humanos, el desarrollo del oído interno se completa en el útero, con inicio de audición a las 20 semanas de gestación. Sin embargo, las formas genéticas de la sordera congénita se diagnostican típicamente durante el período neonatal.
Esta circunstancia lleva a enfocar la terapia genética en modelos animales y a probarla después del inicio de la audición, para determinar si la sordera genética es o no reversible.
Esta investigación ha demostrado que la terapia genética local en los ratones mutantes no solo previene la sordera cuando se administra a órganos auditivos inmaduros, sino que también restaura la audición de forma duradera cuando se administra en una etapa madura, lo que aumenta la esperanza de futuros ensayos de terapia génica en pacientes con este tipo de sordera.
Esta investigación ha demostrado que las posibilidades de recuperar la audición por este trastorno genético aumentan considerablemente, al mismo tiempo que posibilita su aplicación a otras formas de sordera genética.
Los investigadores explican en su artículo que, en los seres humanos, el desarrollo del oído interno se completa en el útero, con inicio de audición a las 20 semanas de gestación. Sin embargo, las formas genéticas de la sordera congénita se diagnostican típicamente durante el período neonatal.
Esta circunstancia lleva a enfocar la terapia genética en modelos animales y a probarla después del inicio de la audición, para determinar si la sordera genética es o no reversible.
Esta investigación ha demostrado que la terapia genética local en los ratones mutantes no solo previene la sordera cuando se administra a órganos auditivos inmaduros, sino que también restaura la audición de forma duradera cuando se administra en una etapa madura, lo que aumenta la esperanza de futuros ensayos de terapia génica en pacientes con este tipo de sordera.
Referencia
Dual AAV-mediated gene therapy restores hearing in a DFNB9 mouse model. Omar Akil et al. PNAS, February 19, 2019. DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.1817537116
Dual AAV-mediated gene therapy restores hearing in a DFNB9 mouse model. Omar Akil et al. PNAS, February 19, 2019. DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.1817537116