(LHHF), el sistema inmune, CRISPR-Cas9 y la edición genética

El sistema inmunitario es un sistema complejo y altamente especializado del cuerpo humano que desempeña un papel fundamental en la protección contra enfermedades y la defensa del organismo frente a agentes patógenos, como bacterias, virus, hongos y parásitos. Este sistema está formado por una red de células, tejidos, órganos y moléculas que trabajan de manera coordinada para identificar, atacar y eliminar los agentes invasores, así como para recordar y reconocer esos agentes en el futuro para una respuesta más rápida y efectiva.

El sistema inmunitario se puede dividir en dos componentes principales: la inmunidad innata y la inmunidad adaptativa. La inmunidad innata es la primera línea de defensa del organismo y actúa de manera rápida y generalizada ante la presencia de agentes patógenos. Incluye barreras físicas como la piel y las mucosas, así como células especializadas como los macrófagos, los neutrófilos y las células dendríticas, que pueden fagocitar y destruir a los invasores. Además, la inmunidad innata produce sustancias como la interferón y las proteínas del sistema del complemento que ayudan a combatir las infecciones.

Por otro lado, la inmunidad adaptativa es más específica y se desarrolla a lo largo de la vida de un individuo en respuesta a la exposición a antígenos específicos. Esta forma de inmunidad implica la participación de linfocitos B y linfocitos T, que son tipos de glóbulos blancos especializados en reconocer y atacar a los antígenos.

Los linfocitos B producen anticuerpos que se unen a los antígenos y los neutralizan, mientras que los linfocitos T pueden destruir directamente a las células infectadas por agentes patógenos. La inmunidad adaptativa también tiene la capacidad de generar memoria inmunológica, lo que significa que el sistema inmunitario puede recordar antígenos previamente encontrados y montar una respuesta más rápida y efectiva en caso de una reinfección.

Se encuentra distribuido por todo el cuerpo y está compuesto por una serie de órganos y tejidos especializados, conocidos como órganos linfoides. Estos incluyen la médula ósea, el timo, los ganglios linfáticos, el bazo y las placas de Peyer en el intestino.

Enfermedades que afectan al sistema inmunitario

La médula ósea es el lugar donde se producen las células sanguíneas, incluidos los glóbulos blancos, mientras que el timo es el órgano donde los linfocitos T maduran y se vuelven funcionales. Los ganglios linfáticos, el bazo y las placas de Peyer en el intestino son sitios donde los linfocitos y otras células inmunitarias se congregan para interactuar y coordinar respuestas inmunológicas. Por eso una de las razones por las que existen respuestas sistémicas ante alimentos a los que somos alérgicos es debido a las respuesta ocurrida a lo largo del intestino delgado en las Placas de Peyer.

El funcionamiento del sistema inmunitario está regulado por una serie de moléculas y señales que actúan como mensajeros químicos para coordinar la respuesta inmunitaria. Estas moléculas incluyen citoquinas, quimiocinas, interleucinas y factores de crecimiento, entre otros. Las citoquinas son proteínas que regulan la comunicación entre las células inmunitarias y coordinan la respuesta inflamatoria, mientras que las quimiocinas guían a las células hacia los sitios de infección. Las interleucinas son moléculas que regulan la activación y proliferación de los linfocitos, y los factores de crecimiento estimulan la producción y maduración de las células inmunitarias.

El sistema inmunitario puede ser afectado por una serie de factores que pueden comprometer su funcionamiento y predisponer al organismo a enfermedades infecciosas y autoinmunes. Entre estos factores se encuentran la genética, la edad, el estrés, la malnutrición, la falta de sueño, el sedentarismo, la exposición a toxinas y agentes ambientales, así como el uso de ciertos medicamentos y tratamientos médicos. Además, enfermedades como el VIH/SIDA, la diabetes, el cáncer y trastornos autoinmunes pueden afectar la función del sistema inmunitario y aumentar el riesgo de infecciones y complicaciones.

Para mantener un sistema inmunitario saludable y funcional, es importante adoptar hábitos de vida saludables que promuevan la salud y el bienestar general. Esto incluye una dieta equilibrada y rica en frutas, verduras, proteínas magras y grasas saludables, la práctica regular de ejercicio físico, la gestión del estrés, el mantenimiento de un peso corporal saludable, el descanso adecuado y la evitación del consumo de tabaco, alcohol y drogas. De esta manera podemos contribuir a fortalecer y potenciar la respuesta inmunitaria.

La linfohistiocitosis hemofagocítica familiar es una enfermedad genética rara y potencialmente mortal que afecta al sistema inmunitario y se caracteriza por una activación excesiva de los linfocitos y los macrófagos, lo que conduce a una inflamación sistémica grave y a la destrucción de las células sanguíneas, ésta enfermedad es una inmunodeficiencia hereditaria.

¿Qué desencadena la LHHF?

Esta condición se presenta en la infancia y puede manifestarse de forma aguda o crónica, con síntomas como fiebre persistente, hepatomegalia, esplenomegalia, ictericia, erupciones cutáneas, disfunción hepática y coagulopatía. La linfohistiocitosis hemofagocítica familiar puede ser causada por mutaciones genéticas en varios genes que regulan la función de las células inmunitarias, como lo son los genes: PRF1, UNC13D, STX11, STXBP2, XIAP y SH2D1A, entre otros. La linfohistiocitosis hemofagocítica familiar es causada por mutaciones inactivadoras en proteínas que regulan la inmunidad celular. 

El tratamiento de la  linfohistiocitosis hemofagocítica familiar se basa en varios pilares terapéuticos que buscan suprimir la hiperactividad del sistema inmunológico y controlar la inflamación descontrolada. Uno de los enfoques terapéuticos fundamentales es la quimioterapia, que implica el uso de agentes quimioterapéuticos para reducir la actividad de las células inmunes hiperactivas y controlar la respuesta inflamatoria. Los regímenes de quimioterapia varían en función de la gravedad de la enfermedad y la respuesta del paciente.

Además de la quimioterapia, se emplean inmunosupresores para modular la respuesta inmune y prevenir la inflamación excesiva. Los medicamentos inmunosupresores como corticosteroides, ciclosporina y tacrolimus pueden ser parte integral del tratamiento de la linfohistiocitosis hemofagocítica familiar. Estos fármacos actúan reduciendo la actividad del sistema inmunológico y ayudando a controlar la respuesta inflamatoria desregulada, crónico e hiperactivada como lo es la tormenta de citocinas y amortiguar la proliferación celular.

En algunos casos, se recurre a la terapia biológica como parte del tratamiento de la  linfohistiocitosis hemofagocítica familiar. Esta modalidad terapéutica implica el uso de agentes biológicos diseñados para bloquear moléculas específicas involucradas en la respuesta inflamatoria. Por ejemplo, el anticuerpo anti-CD52 (alemtuzumab) puede ser utilizado en ciertos escenarios para modular la respuesta inmune y controlar la inflamación en pacientes con  linfohistiocitosis hemofagocítica familiar.

En situaciones más graves o recurrentes de  linfohistiocitosis hemofagocítica familiar, se puede considerar un trasplante de médula ósea como tratamiento definitivo. Este procedimiento busca reemplazar el sistema inmunológico hiperactivo del paciente con uno sano, lo que puede ofrecer una oportunidad de curación a largo plazo para aquellos con formas severas de la enfermedad.

Además de los tratamientos específicos mencionados, es esencial brindar cuidados de soporte intensivos a los pacientes con  linfohistiocitosis hemofagocítica familiar. Estos cuidados incluyen mantener la función de los órganos vitales, controlar los síntomas, prevenir complicaciones graves como la coagulación intravascular diseminada y el fallo multiorgánico, y garantizar el bienestar general del paciente durante el tratamiento.

El tratamiento de la LHHF debe ser individualizado y supervisado por un equipo médico especializado en enfermedades hematológicas y del sistema inmunológico. Dado que la LHHF es una enfermedad potencialmente mortal, un diagnóstico y tratamiento tempranos son cruciales para mejorar las posibilidades de supervivencia y reducir el riesgo de complicaciones a largo plazo.

La  linfohistiocitosis hemofagocítica familiar se manifiesta en los primeros 6 meses de vida. El tratamiento de la linfohistiocitosis hemofagocítica familiar es complejo y requiere un enfoque integral que combine la quimioterapia, los inmunosupresores, la terapia biológica, el trasplante de médula ósea y los cuidados de soporte.

A pesar de los desafíos que presenta esta enfermedad, los avances en el tratamiento han mejorado las perspectivas de los pacientes con el uso de la biología molecular, destacando la importancia de la investigación continua y la atención especializada en el manejo de esta condición devastadora, por lo que una nueva forma de tratamiento con menos efectos adversos y un enfoque más conciso puede dar una luz en el camino a las personas que padecen  linfohistiocitosis hemofagocítica familiar.

La biología molecular a pasos agigantados

El gran reto para la ciencia en el campo de la salud es el alto porcentaje de mortalidad que tiene esta enfermedad, el cual es aproximadamente del 50% de los paciente logran sobrevivir a largo plazo por lo que el uso de la Biología molecular y las investigaciones en este campo encausaron el rumbo con el uso del CRISPR-Cas9, El cual es una tecnología revolucionaria de edición genética que ha transformado la biología molecular y la investigación genética en los últimos años.

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) y Cas9 (CRISPR-associated protein 9) son componentes clave de un sistema de defensa inmunitaria bacteriano que ha sido adaptado para la edición precisa y eficiente del ADN en diversos organismos, incluidos humanos, plantas y animales.

El sistema CRISPR-Cas9 se basa en la capacidad de las bacterias para defenderse de virus y otros elementos genéticos invasores mediante la identificación y destrucción específica de secuencias de ADN extrañas. Las secuencias de CRISPR son fragmentos de ADN derivados de virus que han infectado previamente la bacteria y que se almacenan en su genoma como una especie de «memoria inmunológica». Cuando el virus vuelve a infectar la bacteria, el sistema CRISPR-Cas9 utiliza estas secuencias de ADN para guiar la proteína Cas9 hacia el ADN viral correspondiente y cortarlo, desactivando así el virus.

En el ámbito de la edición genética, CRISPR-Cas9 se utiliza para modificar de forma precisa secuencias específicas de ADN en el genoma de un organismo. El sistema consta de dos componentes principales: la proteína Cas9, que actúa como «tijeras moleculares» capaces de cortar el ADN en un lugar determinado, y una guía de ARN (ARN guía) que dirige a Cas9 hacia la secuencia exacta que se desea modificar. Una vez que Cas9 ha cortado el ADN, la célula activa mecanismos de reparación del ADN que pueden introducir cambios específicos en la secuencia, como inserciones, deleciones o reemplazos de bases.

La tecnología CRISPR-Cas9 ha revolucionado la investigación biológica al permitir una edición genética rápida, precisa y económica en una amplia variedad de organismos. Se utiliza en estudios de función génica, modelado de enfermedades, desarrollo de terapias génicas, mejoramiento de cultivos agrícolas y generación de organismos transgénicos, entre otros. A pesar de su potencial revolucionario, la tecnología CRISPR-Cas9 plantea desafíos éticos y regulatorios, especialmente en el contexto de la edición genética en humanos, lo que ha generado un intenso debate sobre sus implicaciones y limitaciones.

CRISPR-Cas9, una opción menos invasiva

CRISPR-Cas9 es una herramienta poderosa y versátil que ha abierto nuevas posibilidades en la investigación genética y la biotecnología, con un potencial impacto significativo en la medicina, la agricultura y otras áreas. Su capacidad para modificar el ADN de manera precisa y eficiente ha impulsado avances científicos importantes y promete seguir transformando la forma en que entendemos y manipulamos los genomas de los organismos vivos.

Se utilizó un sistema CRISPR-Cas9 basado en virus adenoasociados con un inhibidor de la unión de extremos no homólogos para reparar tales mutaciones en células T potencialmente longevas ex vivo. Las células T de memoria CD8 reparadas curaron eficazmente la hiperinflamación letal en un modelo de ratón de FHL2 desencadenada por el virus de Epstein-Barr, un subtipo causado por la deficiencia de perforina-1 (Prf1). Además, la reparación de PRF1 y Munc13-4 (UNC13D), cuya deficiencia causa el subtipo FHL3, en células T de memoria mutantes de dos pacientes críticos con FHL restauró la citotoxicidad de las células T.

Estos resultados proporcionan un punto de partida para el tratamiento de los síndromes de desregulación inmunitaria genética de las células T con células T autólogas reparadas.

Con el uso de ésta tecnología demostramos la idoneidad de las células T autólogas reparadas con precisión como alternativa para el tratamiento. En dichos estudios se logró reparar las células T de memoria de ratón deficientes en perforina-1 mediante la corrección génica mediada por CRISPR-Cas9 con plantilla de virus adenoasociados (AAV) y las utilizamos para curar la hiperinflamación letal inducida por el Virus Epstein Barr en un modelo de ratón con Linfohistiocitosis hemafagocitica familiar.

Además, las células T aisladas de pacientes pediátricos con FHL2 y FHL3 se expandieron y repararon con éxito, restaurando la citotoxicidad de las células T CD8 y conservando una TSCM fenotipo similar a la célula. Nuestros resultados proporcionan un punto de partida para la implementación clínica de la terapia de células T autólogas en pacientes con FHL.

¿Es posible el diagnóstico en bebés y en adultos?

La mayoría de los niños con linfohistiocitosis hemofagocítica familiar tienen mutaciones genéticas de pérdida de función que afectan a las proteínas necesarias para las funciones citotóxicas normales de las células T y de las células Natural Killer o también conocidas como células NK. 

La pérdida completa o la función gravemente comprometida de la perforina-1 (PRF1) y Munc13-4 (codificada por UNC13D) causan FHL2 y FHL3, respectivamente, y combinadas representan aproximadamente dos tercios de todos los casos de  linfohistiocitosis hemofagocítica familiar.

Con respecto a un diagnóstico de Linfohistiocitosis hemafagocítica familiar primaria versus secundaria, sería la observable en la edad adulta, la mayoría de los casos en edad adulta o secundaria no parecen estar determinados genéticamente, aunque los alelos hipomórficos en los loci de FHL representan factores predisponentes en una fracción de pacientes adultos, lo que complica el diagnóstico inicial de primaria versus secundaria.

También puede ser desencadenada por cualquier infección o neoplasia maligna, actuando sola o en conjunto con factores de susceptibilidad genética, y los desencadenantes infecciosos varían según la región geográfica. Los herpesvirus como el virus de Epstein-Barr (VEB) y el citomegalovirus se asocian comúnmente con la HLH en los países desarrollados, siendo la infección por EBV el evento iniciador más frecuente y grave de la HLH primaria y secundaria.

Sin embargo, en muchos casos de FHL, no se puede identificar ningún desencadenante infeccioso. El VEB infecta y transforma latentemente los linfocitos B, lo que da lugar a episodios de reactivación del virus de por vida y a la linfoproliferación maligna, que normalmente está contenida en los seres humanos sanos por la inmunovigilancia a través de las células T y NK, pero que se descontrola bajo la inmunosupresión.

El estudio que nos da esta gran posibilidad es debido al manejo de un modelo genético de ratón con las características de la linfohistiocitosis hemofagocítica familiar desencadenada por el Virus del Epstein Barr, en este modelo se combinó la deficiencia genética de perforina-1 con la expresión inducida de VEB y fue suficiente para causar el síndrome hiperinflamatorio fulminante, con lo que a los días empezaron a presentar la enfermedad linfoproliferativa aguda (similar a una linfohistiocitosis hemafagocitica familiar secundaria) con dicho modelo patogénico creado se pudo explorar enfoques de terapia génica con el sistema CRISPR-Cas9 para así prevenir, mitigar y/o curar la enfermedad a traves de la transferencia de células T autologas corregidas por genes.

Con la introducción de la rotura de ADN de doble cadena para entregar una plantilla de donante de ADN para la reparación dirigida por homología, se logró combinar dicho enfoque con un inhibidor de la unión de extremos no homólogos. Este proceso genera una reparación génica eficiente de linfocitos T de memoria potencialmente longevos, los cuales tienen una capacidad superior de reconstitución, autorrenovación y persistencia in vivo en comparación con otras memorias efectoras, generando menos células B.

Una de las grandes cosas a denotar es la importancia de los estudios genéticos para poder predecir cualquier enfermedad en la etapa neonatal e iniciar terapias antes del inicio de los síntomas. Los estudios en base a exomas y genomas nos proporcionan grandes aportes sobre que debemos prevenir según nuestra configuración génica.

En Enevia, estamos convencidos que ninguna persona debería tener el diagnóstico de autismo sin antes haber descartado problemas orgánicos.

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Bibliografía

Precise CRISPR-Cas9 gene repair in autologous memory T cells to treat familial hemophagocytic lymphohistiocytosis