La búsqueda para entender cómo funcionan nuestros genes comenzó seriamente a mediados del siglo XIX cuando un biólogo y monje llamado Gregor Mendel llegó a una sorprendente conclusión sobre las características de las plantas.
Después de cruzar una planta de guisante de flores púrpuras con una de flores blancas, encontró que todos los descendientes resultantes eran de color púrpura. Sin embargo, notó que la tercera generación produjo descendientes de ambos colores.
El camino hacia la cura de las enfermedades más mortíferas
Esto reveló que una característica como el color puede ser heredada, con un rasgo más dominante que el otro. De cierta forma, Mendel descubrió lo que los genes hacían, pero no supo lo que eran ni qué aspecto tenían.
Este conocimiento llegó mucho más tarde. Fue en el siguiente siglo cuando se descubrió la estructura del ADN. Basándose en el trabajo de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, en 1953 James Watson y Francis Crick concluyeron que nuestro ADN se forma en una doble hélice.
James Watson y Francis Crick descubrieron que nuestro ADN se forma en una doble hélice.
Este fue un enorme avance. Conocer esta estructura ayudó a desvelar más secretos. Cuando el ADN se replica, este hélice se divide en dos, se “descomprime”.
Esto significa que pueden introducirse mutaciones a medida que nuestras células se dividen. Incluso un pequeño error genético puede causar una enfermedad devastadora.
En otras palabras, el exclusivo libro de las letras que nos forman puede ser impreso o reescrito con errores. Pero ahora tenemos las herramientas -incluida la capacidad para analizar grandes series de datos- tanto para leer nuestro libro de forma más rápida y barata como para corregirlo.
Edición de genes
Comencemos con la gente que está interesada en hacer estas correcciones. Los científicos ahora son capaces de editar genes de organismos. La edición genética ya ha sido utilizada para algunas enfermedades devastadoras con enorme éxito. Sin embargo, es un proceso a menudo largo y costoso.
Para su hallazgo sobre el ADN, Watson y Crick se basaron en el trabajo de Rosalind Franklin (der) y Maurice Wilkins.
Hace sólo cinco años una forma de edición genética fue descubierta. Se llamaba CRISPR Cas9 o CRISPR. En términos simples, CRISPR utiliza “tijeras moleculares” para alterar una cadena de ADN, ya sea eliminándola, reemplazándola o corrigiéndola.
Esta se utiliza ahora en laboratorios en todo el mundo, que alteran y manipulan los genes de plantas y animales con la idea de que pronto se pueda utilizar la técnica en enfermedades humanas.
“La cuestión que interesa mucho al público es la posibilidad de usar la edición genética CRISPR para propósitos terapéuticos”, afirma el profesor Robin Ali, de la Sociedad Europea para Terapia Genética y Celular. Esto puede ocurrir en la próxima década si los estudios preliminares muestran avances.
Los primeros ensayos humanos ya están realizándose en China y han sido aprobados en Estados Unidos. En estos ensayos se inyectaron a los pacientes células modificadas que primero fueron extraídas, en lugar de editar directamente las células dentro del paciente.
Si las células fueran directamente modificadas dentro del organismo, muchos más trastornos genéticos podrían ser tratados.
Enfermedades incurables
Aún así, los científicos siguen entusiasmados con esta tecnología, porque podría ofrecer terapias efectivas para enfermedades que actualmente no pueden curarse, como la enfermedad de Huntington y la fibrosis quística. En teoría, la CRISPR podría ofrecer tratamientos rápidos, que tomarían días o semanas en lugar de meses.
“Hay muy pocos ejemplos en los que una nueva tecnología se ha extendido en laboratorios a lo largo del mundo, donde está siendo implementada para hacer algo que antes era extremadamente difícil hacer”, afirma el profesor Ali.
La tecnología de edición de genes que utiliza tijeras moleculares
El uso de la CRISPR, sin embargo, no será “instantáneo”, advierte. Tomará varios años para que la tecnología pueda ser usada clínicamente.
Intellia Therapeutics es una de varias compañías que están desarrollando esta tecnología para usarla en humanos. El presidente ejecutivo de la empresa, Nessan Bermingham, cree que la CRISPR tiene el potencial de revolucionar completamente la atención a la salud.
La esperanza es que ésta pueda atacar tanto enfermedades causadas por un solo gen defectuoso como enfermedades causadas por más de una mutación genética. “Esta tecnología podría permitir dirigirnos a múltiples regiones del ADN al mismo tiempo”, asegura Bermingham.
Intellia Therapeutics es una de varias compañías que están desarrollando la tecnología CRISPR para usar en humanos. (Foto: Intellia)
Explica que Intellia ha mostrado que una sola inyección en un animal puede desacelerar en 97% la producción de una proteína tóxica.
Antes de que pueda usarse en humanos, tendrá que ser extensamente probado y regulado por las autoridades relevantes. Hasta entonces su uso principal será como herramienta de investigación en los laboratorios. “Sin duda el poder (de CRISPR) es lo fácil que es editar genomas”, afirma el profesor Ali.
Muchas preguntas todavía deben ser respondidas antes de que Intellia solicite aprobación para ensayos clínicos en humanos. Por esta razón Bermingham se rehúsa a dar un plazo específico.
El dinero, sin embargo, ya está fluyendo. Aunque Intellia actualmente está envuelta en una batalla por la patente de la CRISPR, Bermingham afirma que esto no ha desanimado a los inversores. “Desde el punto de vista de un inversor, desde el punto de vista científico, la gente está mirando estos descubrimientos y diciendo ‘ahora tenemos la herramienta, estamos listos’”.
La edición genómica también plantea sus propias controversias científicas. Lo primero es el asunto de los bebés de diseño, aunque es importante destacar que alterar el ADN de un individuo solo cambia los genes específicos que se están editando. El cambio no pasará a sus descendientes. Es un proceso llamado edición somática.
Intellia actualmente está envuelta en una batalla por la patente de la CRISPR. (Foto: Intellia)
Es la edición de embriones humanos de una sola célula lo que tendrá un impacto en todas las futuras generaciones si éstos resultan en un embarazo. Los ensayos en embriones humanos ya están teniendo lugar, pero sólo para propósitos de investigación.
En cuanto a Intellia, esta se está enfocando en edición genética somática. “Cualquier discusión sobre la edición de la línea germinal, en la que esas células o sus ediciones se transfieren a tus hijos y a los hijos de tus hijos, es prematura”, asegura Bermingham.
Pronto veremos qué tan exitosos son los futuros ensayos en humanos, y entonces entenderemos si la CRISPR realmente es tan revolucionaria para las enfermedades humanas.
Derrotando a los astutos
Mientras CRISPR puede ser usada para una variedad de enfermedades genéticas, hay muchas otras compañías que están persiguiendo tipos específicos de cáncer. Hay más de 200 formas de la enfermedad, lo cual lo hace un mal muy difícil de tratar.
Una tecnología de emergencia para tratar el cáncer utiliza el propio sistema inmune del paciente para combatirlo. Nuestro sistema inmune es muy eficiente para combatir las infecciones. Algunas de estas “máquinas” para combatir infecciones en nuestra sangre son los glóbulos blancos llamados células-t, que específicamente buscan signos de la infección. Si detectan un virus se multiplican y atacan.
El problema es que las células-t no reconocen las mutaciones cancerosas como enemigas invasoras, ya que estas son versiones mutadas de las propias células del paciente. “La ciencia médica ha deseado durante mucho tiempo redirigirlas para que maten células cancerosas”, explica el doctor Martin Pule, del University College de Londres.
Pule y sus colegas han logrado justo eso al alterar genéticamente células-t para que reconozcan y ataquen células cancerosas.
La CRISPR puede ser usada para una variedad de enfermedades genéticas, incluido cáncer. (Foto: Intellia)
Una de esas terapias, llamada CAR-T, ya recibió licencia para uso en Estados Unidos, con un costo de US$475.000 por paciente. El tratamiento personalizado es extremadamente efectivo. Se usa en niños y jóvenes con leucemia linfática aguda y tiene una tasa de remisión de 83% con una dosis única, según Novartis, la compañía que fabrica el medicamento.
“No hemos tenido nada como esto en una generación”, afirma el doctor Pule.
El experto ve este tipo de tratamiento como el futuro de la oncología, con nueve ensayos clínicos actualmente en marcha en el University College de Londres. Varias empresas están ahora también trabajando en tratamientos para aprovechar el poder de las células-t, que incluyen a Autolus e Immunocore, ambas en Reino Unido, y a Novartis en Estados Unidos.
Immunocore, una compañía basada cerca de Oxford, usa una tecnología llamada terapia TCR, en la que una pequeña molécula atrae las células-t y las células cancerosas. Una vez que ambas células están conectadas, esto permite a las células-t liberar toxinas para matar el cáncer.
La prometedora terapia que usa el propio sistema inmune del paciente para tratar cáncer
Esta molécula ha sido desarrollada para atacar una rara forma de cáncer ocular que rápidamente puede propagarse al hígado. Cuando ocurre esto, al paciente no le queda mucho tiempo de vida. Este medicamento, por lo tanto, ataca esos tumores hepáticos. Immunocore ha tratado a 180 pacientes con resultados prometedores.
Eva-Lotta Allan, jefa de negocios de Immunocore, espera que la compañía tenga un medicamento en el mercado en los próximos dos años. “Hemos incrementado casi cuatro veces la tasa de supervivencia después de un año de tratamiento, comparado con otros (tratamientos) disponibles hoy”, afirma. Si resulta efectiva, la tecnología también puede ser usada para tratar enfermedades infecciosas como el VIH, la tuberculosos y los trastornos autoinmunes.
Gracias a los inversores de Immunocore, que incluyen a la Fundación Bill y Melinda Gates y a varias compañías farmacéuticas, han podido pasar muchos años trabajando en un fármaco para esa forma rara de cáncer, dice Allan. Sólo unos 4.000 pacientes son diagnosticados cada año, lo cual puede inhibir las inversiones. “Desde una perspectiva comercial las grandes compañías farmacéuticas no piensan que eso sea rentable”.
Eva-Lotta Allan, jefa de negocios de Immunocore, espera que la compañía tenga un medicamento en el mercado en los próximos dos años. (Foto: Immunocore)
Aunque las mutaciones genéticas pueden causar una variedad de enfermedades, también pueden hacerlo los invasores foráneos. La malaria, por ejemplo, mata a casi medio millón de personas cada año en todo el mundo. Hay varias formas del parásito de malaria y todos son extremadamente astutos para derrotar a los tratamientos mutando constantemente.
Para entender cómo el parásito de la malaria desarrolla resistencia a los fármacos, los científicos se fijaron en la diversidad genética del parásito. Ahora es posible hacerlo en áreas remotas con un dispositivo portátil de secuenciación de nanoporos llamado Nanopore MinION. La doctora Jane Carlton, profesora adjunta del Departamento de Microbiología de la Universidad de Nueva York, utiliza uno para entender cómo la malaria burla a los tratamientos.
Secuenciación portátil
Utilizando solo una laptop y el MinION, que es casi del tamaño de un teléfono móvil y cuyo equipo inicial cuesta unos US$1.000, la doctora Carlton secuenció el genoma de un parásito de malaria en unas pocas horas. Esto se debe comparar con las máquinas de secuenciación del tamaño de una lavadora que ella usa en su laboratorio en Estados Unidos que requieren mucho más mantenimiento además del transporte de las muestras hacia el laboratorio.
La tecnología le permite entender rápidamente si el parásito será resistente a ciertos fármacos antimaláricos. Utilizando el dispositivo, la doctora Carlton ha sido capaz de identificar mutaciones de resistencia a los medicamentos el mismo día en que los pacientes son diagnosticados con malaria.
Un dispositivo móvil para combatir la malaria
El MinION puede ser usado para secuenciar cualquier organismo vivo, lo que lo hace extremadamente útil para estudiar rápidamente fuera del laboratorio enfermedades devastadoras. Ha ayudado a los científicos a entender más sobre los virus del ébola y el zika, y ha sido utilizado para secuenciar el genoma humano.
Otro investigador que se ha beneficiado del MinIon es la doctora Kim Judge, científica jefe del Instituto Wellcome Trust Sanger. Judge Dice que este tiene un gran valor sobre el terreno gracias a su portabilidad.
El MinION puede ser usado para secuenciar cualquier organismo vivo.
La tecnología actualmente sólo tiene licencia para propósitos de investigación, pero se están llevando a cabo ensayos para ver cómo puede diagnosticar enfermedades más rápido que con los métodos existentes.
El profesor Yutaka Suzuki, de la Universidad de Tokio, es uno de los investigadores que detectó el potencial del MinION como herramienta para los países en desarrollo y con su equipo ha estado llevándolo a clínicas y hospitales de la provincia indonesia de Sulawesi del Norte.
Afirma que puede hacer en cinco horas lo que los secuenciadores previos hacían en cinco días, lo que permite a los médicos hacer un diagnóstico rápido y preciso. “A menudo el paciente no puede esperar, especialmente cuando están infectados con patógenos peligrosos… se necesitan reacciones inmediatas”, afirma.
“Y las estrategias de tratamiento pueden ser diferentes dependiendo de los patógenos o si éstos son resistentes a los fármacos o no”.
Mucho dinero
Estas son sólo unas cuantas compañías de biotecnología que se han sumado al creciente conocimiento de la genética. Los inversores están dispuestos a sacar provecho de tratamientos innovadores, pero las ganancias no están garantizadas y muchos emprendimientos fracasarán en las primeras fases.
Muchas compañías que llevan a cabo investigaciones en las etapas iniciales, como Immunocore, no verán ningún rendimiento durante muchos años. Así que ¿por qué invierte la gente en las ciencias médicas?
El profesor Yutaka Suzuki, de la Universidad de Tokio, detectó el potencial del MinION como herramienta para los países en desarrollo.
Primero, si el fármaco o producto de una compañía es exitoso, las ganancias pueden ser extremadamente lucrativas, dice Hitesh Thakrar, socio del fondo de inversiones de ciencias biológicas Syncona. Por ejemplo, la edición genética. Se calcula que el tratamiento CRISPR puede costar hasta US$1 millón por paciente. El gobierno británico también ofrece incentivos fiscales para invertir en empresas que califiquen para el Esquema de Inversión Empresarial.
“Yo invierto en emprendimientos porque cada vez hay más innovación desde la base”, dice Thakrar. Los objetivos monetarios pueden ser sólo un factor para algunos, pero Thakrar también está entusiasmado con los avances punteros en medicina.
“Por primera vez en la historia de la medicina estamos a punto de curar a la gente. Es un momento muy emocionante para estar expuesto a compañías que están curando enfermedades y no síntomas”, afirma.
Cuando las empresas sacan provecho de la ciencia esto puede tener otros impactos. El hecho de que haya tanto dinero en juego puede retirar fondos a la investigación básica, a la búsqueda de conocimiento en la que pueden llevarse a cabo descubrimientos y avances inesperados. Algunos creen que este cambio en las agendas de investigación es preocupante.
“Es una búsqueda de algo diferente”, dice el doctor Timothy Weil, biólogo molecular de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra. “Muchos inversores están buscando resolver un problema, hallar la respuesta de algo desconocido. Uno de los aspectos más estimulantes de la investigación básica es la perspectiva de encontrar lo desconocido”, afirma.
Otro asunto es que cuando las patentes están involucradas, los hallazgos científicos no siempre son compartidos con otros científicos, a pesar del hecho de que a menudo son investigadores universitarios quienes llevan a cabo los primeros descubrimientos esenciales.
Encontrar financiación para la investigación académica, sin embargo, puede llevar mucho tiempo. El doctor Pule divide su tiempo entre la investigación y los negocios. Dice, por lo tanto, que “la inversión industrial permite la aplicación rápida de grandes sumas de dinero en objetivos muy enfocados”.
Para él, el CAR-T es un ejemplo en el que el desarrollo tecnológico y el clínico han avanzado realmente rápido. “Es un buen ejemplo del poder del capitalismo”.
Ha pasado mucho tiempo y muchos hallazgos científicos desde el descubrimiento de Mendel y sus plantas de guisantes.
Lo que está claro es que la inversión en la tecnología emergente está creciendo rápidamente. Es por eso que el profesor Ali cree que nunca antes ha habido una época tan apasionante para trabajar en biotecnología. “El influjo de inversión y la creación de muchas compañías nuevas ha demostrado cuánta confianza hay en lo que la tecnología va a alcanzar”.
Esto también muestra que los avances en medicina pueden surgir y surgen de muchas áreas diferentes. “Estos son desafíos generacionales y cuantas más formas existan para afrontar el problema, mejores las posibilidades de encontrar soluciones”, afirma el doctor Weil.
Ha pasado mucho tiempo desde Mendel y sus plantas de guisantes. El rápido avance del conocimiento del genoma humano significa que estas compañías y otras parecidas, ayudarán a los humanos a entrar a un mundo donde la medicina personalizada, hecha a la medida de los genomas individuales, será la norma.
