Línies de recerca

Tradueix la pàgina: Español

Teràpia Gènica

El 1989, es va demostrar que una mutació en el gen CFTR és la causa de la FQ. La teràpia gènica que consisteix en introduir una còpia sana del gen a les cèl·lules del pacient, es va convertir en un camí evident de investigació. Encara que les dificultats tècniques dificulten el pas del concepte a la teràpia, s'ha avançat moltíssim en aquest àmbit.

L’encaminament del gen sa a cèl·lules diana requereix l'ús de vectors que són portadors de material genètic. Un bon vector és el que permet una expressió duradora del gen sa, específicament en les cèl·lules diana i sense causar toxicitat o resposta immune de l'hoste. Dos tipus principals de vectors s'estudien: els vectors virals i els vectors sintètics.

Els primers aprofiten la propietat natural dels virus d'incorporar el seu material genètic (ADN o DNA) en les cèl·lules de l'hoste. Els retrovirus, lentivirus, adenovirus i AAV són els principals tipus de virus que s'han estudiat per a la transferència de gens. La gran desavantatge d'aquest tipus de de vectors és la immunogenicitat que els virus engendren en l'amfitrió. La disminució de la immunogenicitat és el principal repte que els investigadors han d’assolir per a l'ús òptim de vectors virals en teràpia gènica.

Els vectors sintètics són una alternativa als virus de transferència de gens. Són molècules totalment artificials capaces de unir-se  amb material genètic de diferents mides. Tenen la gran avantatge que no presenten un risc d'infecció i que només comporten a una baixa immunogenicitat i toxicitat. 
Per minimitzar les reaccions immunitaries de l’hoste, l'ús de les cèl·lules de l'hoste com un vector pot ser una estratègia reeixida. Per això, els equips de recerca estan estudiant la possibilitat de prendre cèl·lules mare del pacient per inserir un gen sa, abans de reimplantar-les en el pacient. Aquestes cèl·lules, equipades amb una alta capacitat de duplicació, podrien permetre una expressió duradora del gen sa.

En alguns casos de Fibrosi Quística, el gen corresponent a la proteïna CFTR es modifica de manera que la seva lectura s'atura abans d'hora, són “mutacions stop”. La proteïna resultant és incompleta i no funcional. Alguns laboratoris estan treballant en el desenvolupament de molècules que permetin reprendre la lectura del gen més enllà de la mutació stop i així produir un CFTR funcional.

La mateixa mutació en el gen CFTR pot estar associada amb diferents nivells d'expressió de la malaltia. Això es deu a l'expressió de certs gens influeixen en la manifestació fenotípica de la mutació del CFTR. Aquests gens es denominen gens modificadors. La identificació d'aquests gens constitueix un camp de recerca  recent en el context de la Fibrosi Quística.

Aquests treballs, desenvolupats en la teràpia gènica, podrien ajudar a preveure l'evolució de la malaltia i adaptar de manera precoç, els tractaments al perfil  genètic del pacient.

Teràpia Cel·lular

En el context de la Fibrosi Quística, la teràpia cel·lular consisteix a implantar cèl·lules epitelials sanes en el sistema respiratori dels pacients, o corregir la cèl lula patològica per transferència genètica ex vivo abans de reimplantació in vivo ( teràpia gènica i cel•lular). Aquesta oportunitat terapèutica és prometedora, però la seva aplicació segueix sent distant. El seu desenvolupament dependrà dels avenços en el coneixement de les cèl·lules mare.

El cos humà es compon principalment de cèl·lules diferenciades i cèl·lules especialitzades (somàtiques), equipades per realitzar les funcions específiques de l'òrgan o teixit que constitueixen.

Les cèl·lules mare (CM) són precursors indiferenciats de cèl·lules somàtiques. En altres paraules, aquestes cèl·lules són molt plàstiques, tenen la possibilitat d'especialitzar-se en diferents tipus cel•lulars. Ells són capaces de diferenciar-se sota l'efecte de les interaccions entre el programa de genètica que contenen i alguns factors ambientals.

Es descriuen diversos tipus de cèl·lules mare en funció del seu origen i el seu nivell de desenvolupament. Depenent del seu origen, les CM son embrionàries o adultes (teixit diferenciat). La seva identificació continua sent molt delicada i la definició de marcadors precisos d'aquestes cèl·lules és un requisit previ per comprendre i poder comparar els múltiples treballs de recerca realitzats en CM.

Les cèl·lules mare embrionàries
Per definició un embrió es un esser en desenvolupament; la majoria de les seves cèl·lules són indiferenciades, i formaran els futurs òrgans o teixits. L'embrió és molt ric en cèl·lules mare. A causa de la seva major plasticitat, les cèl·lules mare embrionàries representen la pista més obvi per a una potencial aplicació terapèutica.

Les cèl·lules mare adultes
Tanmateix, el recent creixement d'aquesta àrea de recerca ha sigut el descobriment de focus de CM que es mantenen en diversos òrgans i teixits adults. Aquests nínxols de CM són d'alguna manera restes de teixits embrionaris. En aquest cas, les rares CM serien precursors disponibles per a la reparació d'òrgans i teixits danyats adults. Una obertura terapèutica sembla més propera per l'ús de CM adultes identificades que per a les CM d’origen embrionari. Aquestes cèl·lules s'han utilitzat amb èxit en alguns casos de càncer o diabetis. El desenvolupament de marcadors fiables per localitzar nínxols de CM en els òrgans adults és un pas crucial cap a un ús terapèutic. 
Potencial terapèutic de les cèl·lules mare per la Fibrosi Quística.

Malgrat aquestes dificultats comuns a qualsevol àrea de recerca emergents, les CM representen una valuosa font d'esperança terapèutica. En el cas de la Fibrosi Quística, la reparació de les vies respiratòries per l'ús de CM és una orientació terapèutica per a la qual s'adopten diverses estratègies possibles. 
Una primera pista és corregir el gen malalt en cèl·lules mare pulmonars adultes. Aquests podrien aleshores, produir cèl·lules sanes. Fins ara, cap cèl·lula mare humana, d’origen pulmonar, ha pogut ser clarament identificada. Diversos equips d'investigació de tot el món exploren aquesta pista que sembla més complexa que en altres òrgans.
Una segona possibilitat consisteix en utilitzar cèl·lules mare embrionàries per reconstituir l'epiteli pulmonar destruït. Encara que les perspectives terapèutiques semblen més remotes en aquest cas, un pas decisiu va ser donat el 2005 per un equip de l'INSERM amb seu a Reims. Aquests investigadors han regenerat un epiteli respiratoris complert a partir de cèl·lules mare embrionàries de ratolí. La perspectiva de desenvolupar una tècnica similar en els éssers humans és molt atractiva i encoratja el suport de les línies de recerca terapèutica.

Teràpia de la proteïna

Igual que la teràpia gènica pel que fa al gen, la teràpia de la proteïna està encaminada a corregir el mal funcionament d'una proteïna anormal. Les conseqüències d'una mutació en l'estructura i la funció de CFTR s'han aclarit. Aquests anys d'investigació bàsica han portat recentment al descobriment de molècules que estimulen o restauren la funció de CFTR.

Les estratègies de recerca desenvolupada en la teràpia de proteïnes, tracten de comprendre la proteïna CFTR i el seu entorn, més adequat per abordar les anomalies produides per la mutació.

La primera consisteix en estudiar l'estructura tridimensional de la proteïna 
 Per tal de dissenyar les molècules a mida capaç d'actuar específicament sobre la manca de CFTR. La recerca en aquesta àrea han identificat dominis funcionals de la proteïna, i les seves alteracions en la Fibrosi Quística. Un millor enteniment d'aquests mecanismes es considera un enfocament basat en el disseny de fàrmacs. En efecte, és partir d'una estructura tridimensional de la mol•lecula de CFTR definida, que  es podran dissenyar mol•lecules correctives específiques, i després assajar  in vitro i in vivo.

La segona estratègia, és l’anomenada cribatge d'alt rendiment
Consisteix en provar milers de molècules de la proteïna CFTR en poc temps. Per ser eficaç, aquest tipus de recerca requereix l'ús de robots de laboratori i el desenvolupament de proves reproduïbles i susceptibles de ser automatitzades. Alguns laboratoris realitzen una selecció de les molècules testades sobre la base de la seva estructura i / o la seva capacitat potencial d'interactuar amb CFTR. S’han identificat dos tipus principals de molècules. Els marcadors, que són molècules capaces de corregir les anormalitats de CFTR i així fer-la funcional. En alguns casos, existeix una activitat residual de la CFTR. Els potenciadors són molècules que estimulen aquesta activitat residual.

Fins i tot si l'efecte de moltes molècules de CFTR s’ha actualitzat per cribatge d'alt rendiment, cal analitzar la rellevància d'aquests resultats amb mètodes biològics complementaris. 
Algunes molècules candidates ja han estat provats amb èxit. Així, els primers assaigs clínics provant molècules descobertes per cribatge d'alt rendiment, i que han demostrat el seu efecte sobre el corrector o potenciador de la funció de CFTR s’haurien de posar en marxa el 2006.

La Proteòmica
La CFTR interactua amb molts socis proteics. La proteòmica és un camp jove de recerca que analitza la interacció d'aquestes proteïnes. En el context de la fibrosi quística, el coneixement d'aquestes interaccions és fonamental per comprendre el funcionament i la regulació del CFTR. La proteòmica és una font potencial de noves estratègies terapèutiques.

Infecció

El sistema broncopulmonar en pacients amb fibrosi quística és molt susceptible a les infeccions. La disfunció de CFTR i l’acumulació de moc que engendra, creen un entorn favorable per a la colonització pels microorganismes. La recerca en aquest àmbit, es centra en la comprensió del funcionament d’aquests microbis per frenar els seus efectes nocius.

Els microorganismes que poden infectar el sistema respiratori son els bacteris, fongs i virus. Principalment, hi ha quatre bacteris que són responsables de la majoria de les infeccions: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa (pyocyaneus), Haemophilus influenzae i Burkholderia cepacia. La varietat de soques del mateix bacteri i la seva capacitat per mutar i canviar les seves propietats, complica el desenvolupament de teràpies. Per això, la seqüenciació del genoma d'aquestes soques bacterianes és una àrea important de recerca. Una millor comprensió dels gens del bacteri contribueix significativament al desenvolupament de noves estratègies per lluitar contra aquests microorganismes.

Una rigorosa higiene diària és el mitjà primari de la infecció. Les investigacions realitzades sobre els bacteris ha permés classificar-los d'acord a la seva manera de transmissió o patogenicitat, establir protocols per a la vigilància i alerta, i proposar estratègies per reduir la contaminació.
Pseudomonas aeruginosa és el bacteri més freqüent en pacients majors de 10 anys; molts projectes de recerca tracten de desenvolupar estratègies que puguin eradicar o prevenir la colonització. Així, el treball en aquest camp intenten inhibir tropisme bacterià en el sistema respiratori i / o eliminar la producció de factors de virulència.

Pel que fa a la profilaxi en l'àmbit de la infecció, la vacunació és una estratègia escollida. El desenvolupament d'una vacuna contra la Pseudomonas aeruginosa, mobilitza molts investigadors, encara que cap assaig ha estat concloent, per ara.

En l'actualitat, l'ús d'antibiòtics és l'única mesura que pot ser eficaç contra la infecció. Són un factor important per millorar l'atenció en la Fibrosi Quística. No obstant això, els bacteris tenen la capacitat d'adaptar-se a l'ús repetit d'antibiòtics. Es fan resistents a aquestes molècules. El gran repte de la investigació contra la infecció és el desenvolupament de nous agents anti-bacterians capaços d’ evadir els mecanismes de resistència. Per això, els investigadors estudien el funcionament dels bacteris i les seves interaccions amb l'hoste. A més, alguns equips de recerca estan estudiant la possibilitat de canviar la forma d'administració dels antibiòtics utilitzat actualment. Alguns estudis han demostrat que aquest tipus d'estratègia podria limitar el fenomen de resistència als antibiòtics.

Inflamació

Els mecanismes de la inflamació són molt complexes. La recerca en aquesta àrea consisteixen en desxifrar les interaccions entre múltiples socis cel·lulars responsables dels processos inflamatoris.

La inflamació és una reacció immunitària desencadenada, entre altres coses, per la introducció de microbis en l’organisme. Gràcies als nombrosos associats cel·lulars que participen en aquesta reacció, un procés d'alerta permet mobilitzar les cèl·lules fagocítiques al lloc de la infecció. Aquestes cèl·lules són responsables d'absorbir i destruir els microbis a través de la producció d'enzims i molècules capaços de digerir-los.

En el cas de la Fibrosi Quística, l'acció dels neutròfils (que són cèl·lules fagocítiques) durant una infecció respiratòria és ineficaç. Una gran quantitat d'enzims i molècules tòxiques s'alliberen i es degrada el sistema respiratori.

En resum, la inflamació és un procés beneficiós que pot arribar a ser nociu en cas de reacció exagerada o mal controlada. El tractament de la inflamació consisteix, doncs, en restablir l'equilibri per conservar l'efecte protector contra l'agressió microbiana i reduir al mínim els efectes adversos.

La recerca en aquest àmbit se centra en la comprensió de les interaccions entre els nombrosos agents cel·lulars i químics durant la inflamació, i en el desenvolupament de molècules antiinflamatòries. Molts actors químic de l’organismes'han identificat com a pro-o anti-inflamatoris. Una estratègia de recerca és inhibir l'acció dels primers i promoure la dels segons.

L'origen de la inflamació excessiva en la fibrosi quística pot ser doble. Alguns estudis mostren que la infecció bacteriana desencadena una reacció inflamatòria que ràpidament es veu desbordada per la magnitud de l'agressió. Altres estudis han demostrat que, en absència de qualsevol infecció, una inflamació anormal agredeix els teixits. El defecte genètic, i per tant la disfunció de CFTR pot estar directament implicat en aquesta regulació deficient dels processos inflamatoris.

Altres estratègies

La varietat de línies de recerca explorades reflecteix la complexitat de la malaltia. Encara que la teràpia gènica, la teràpia de proteïnes, la lluita contra la infecció i la inflamació àrees d'investigació representen els més actius, altres treballen ajuden a millorar la qualitat de vida dels pacients. Algunes pistes atípiques podrien basar les teràpies de demà.

Contra les  manifestacions digestives de la fibrosi quística 
Són grans i respostes terapèutics són explorades pels investigadors. Per mantenir un bon equilibri nutricional i el balanç energètic, son objecte d'investigació la millora dels suplements de vitamines i sobretot dels suplements dels enzims pancreàtics.

Contra l'acumulació de moc pulmonar
Aquesta és una conseqüència directa de la mutació del gen CFTR, i és el principal factor responsable de les infeccions. La seva eradicació és un repte per als investigadors. Una primera estratègia consisteix en destruir l'estructura de moc viscós i facilitar així el seu drenatge. L'absència de la proteïna CFTR en la superfície de l'epiteli respiratori crea un desequilibri que limita la hidratació iònica del moc. Algunes investigacions estudien la possibilitat de restablir l'equilibri iònic.

Per afavorir el trasplantament
Les exacerbacions repetides infeccions provoquen una destrucció progressiva dels teixits en els pacients. El trasplantament de pulmó és actualment l'única alternativa d'atenció en cas de fallada respiratòria major en pacients amb fibrosi quística. Diversos treballs de recerca estan enfocats a millorar les tècniques quirúrgiques de trasplantament. Per minimitzar el risc de rebuig del trasplantament, s’ha d'acompanyar el trasplantament amb tractament immunosupressor. Aquest últim és responsable de la immunosupressió general, el que debilita el sistema immunològic del pacient. Els efectes secundaris principals acompanyen sovint l'ús de medicaments immunosupressors (deteriorament del sistema renal, per exemple). Alguns estudis estan buscant noves estratègies que poden prevenir el rebuig del trasplantament, tot i preservant el sistema immune i limitant els efectes secundaris del tractament.