Artículo nº 1: Diciembre 2008
Resumimos dos trabajos experimentales de marcado relieve. El primero, realizado en Estados Unidos, informa sobre el intento de mejorar ciertas alteraciones observadas en el desarrollo motor y sensorial de unos ratones trisómicos que sirven de modelo para el síndrome de Down, mediante administración de unas determinadas sustancias a la madre de esos ratones trisómicos durante el embarazo. El segundo, realizado en España, estudia la posibilidad de practicar terapia génica en un ratón transgénico que posee sobredosis del gen Dyrk1A, un gen que se encuentra en el cromosoma 21 humano.
¿Podrían tratarse algunos problemas asociados al síndrome de Down durante el embarazo de la madre?
Artículo de investigación publicado:
Título: Prevention of developmental delays in a Down syndrome mouse model (Prevención de los retrasos en el desarrollo, en un modelo de ratón para el síndrome de Down).
Autores: Laura Taso, Irene Cameroni, Robin Roberson, Daniel Abebe, Stephanie Bussell, Catherine Y. Spong.
Revista: Obstetrics & Gynecology 112: 1242-1251, 2008
Puesto que muchos de los problemas que acompañan al síndrome de Down se inician ya en la fase del desarrollo intrauterino, como es el caso de desarrollo cerebral, se ha empezado a plantear la posibilidad de aplicar terapias durante la fase del embarazo, una vez que se están generalizando los sistemas de detección precoz.
Para ello es preciso conocer previamente las alteraciones que pueden aparecer y disponer de herramientas que las prevengan o corrijan. El estudio que aquí presentamos y que acaba de aparecer en la revista Obstetrics & Gynecology (diciembre 2008), de Toso y col., va en esta dirección. Se basa en los siguientes hechos, ya conocidos:
- El péptido intestinal vasoactivo (VIP) es un neuropéptido que se encuentra en el cerebro, entre otros sitios, y que, al estimular a unas células del cerebro que se llaman astrocitos, provoca la liberación de numerosos factores neurotróficos (favorecedores del desarrollo y función del sistema nervioso), entre ellos la proteína neuroprotectora dependiente de actividad (NAP) y el factor neurotrófico dependiente de actividad (ADNF-9). De la NAP se ha separado el fragmento activo NAPVSIPQ y del ADNF-9 se ha separado el fragmento activo SALLRSIPA.
- En neuronas obtenidas de la corteza cerebral de una persona con síndrome de Down y aisladas en cultivo, el tratamiento con los productos NAPVSIPQ y SALLRSIPA prolongó al doble el tiempo de supervivencia de las neuronas y redujo los cambios degenerativos.
- NAPVSIPQ + SALLRSIPA, administrados a animales en diversas condiciones patológicas de neurodegeneración, mostraron efectos neuroprotectores.
- En el ratón Ts65Dn, que es un modelo de ratón para el síndrome de Down, se han comprobado alteraciones en el modo en que el VIP debería estimular a los astrocitos para liberar los productos favorecedores del desarrollo.
A la vista de estos datos, la hipótesis de este trabajo es que, si durante el desarrollo del sistema nervioso del ratón Ts65Dn existe una alteración de la función del VIP, y por tanto se forman menos factores promotores del desarrollo como son NAP y ADNF-9, la administración de sus análogos activos NAPVSIPQ y SALLRSIPA a la madre embarazada debería mejorar el neurodesarrollo de sus crías recién nacidas.
Para ello utilizaron ratones hembras Ts65Dn, las cuales producen crías trisómicas (también Ts65Dn) y normales. Las hembras madres fueron tratadas con NAPVSIPQ y SALLRSIPA durante los días 8 a 12 de su embarazo (el embarazo de los ratones dura 18 a 21 días). Otro grupo control de madres trisómicas no fue tratado, para poder comparar el efecto. Tras el parto y a lo largo de los días 5 a 21, sus crías trisómicas y no trisómicas fueron sometidas a un conjunto de pruebas que medían el desarrollo neonatal más temprano, tanto motor (5 tests) como sensorial (5 tests), observando si aparecía o no la conducta en el momento en que debía aparecer (hitos del desarrollo), con qué intensidad, si se mantenía o no. Todo ello fue valorado y puntuado.
Los ratones trisómicos (Ts65Dn) nacidos de las madres no tratadas alcanzaron los hitos de su desarrollo con un retraso significativo respecto a los ratones normales en 4 de los 5 tests sensoriales y motores. Los ratones trisómicos nacidos de las madres tratadas con NAPVSIPQ y SALLRSIPA alcanzaron los hitos del desarrollo al mismo tiempo que los ratones controles (no trisómicos) en 3 de 4 test motores y en 1 de 4 tests sensoriales.
Además, el tratamiento con NAPVSIPQ y SALLRSIPA recuperó la cantidad de NAP cerebral en los ratones trisómicos, a diferencia de los no tratados en los que permaneció baja.
Los autores concluyen que el tratamiento con NAPVSIPQ y SALLRSIPA fue eficaz para restaurar parte del desarrollo sensoriomotor de los ratones trisómicos durante los primeros días tras el nacimiento, y de restaurar los niveles del factor neurotrófico NAP en dichos ratones.
Comentario
No es la primera vez que se ha estudiado comprobar si la administración a madres de un producto que en los “tubos de laboratorio” parecía mejorar la vida de las neuronas de ratones trisómicos, mejoraba en la vida real el desarrollo de las crías trisómicas (véase Martínez-Cué et al., 2007; en:
El presente estudio ofrece unos datos parcialmente positivos y, por tanto, alentadores. Algo que se había comprobado en “tubos de laboratorio” parece funcionar en la vida real, y demuestra que el tratamiento a ratones madres durante el embarazo con sustancias que están disminuidas en los cerebros de los ratones trisómicos puede influir positivamente sobre el desarrollo de sus crías trisómicas. Es como restablecer en parte lo que falta, en este caso la acción de unos péptidos que dependen de la actividad del VIP, actividad que se encuentra disminuida en el ratón trisómico.
¿Se puede contrarrestar la acción excesiva de un gen cuando está sobreexpresado?
Artículo de investigación publicado:
Título: Targeting Dyrk1A with AAVshRNA attenuates motor alterations in TgDyrk1A, a mouse model of Down syndrome.
Autores: Jon Ortiz-Abalia, Ignasi Sahún, Xavier Altafaj, Núria Andreu, Xavier Estivill, Mara Dierssen, Cristina Fillat
Revista: The American Journal of Human Genetics, 83: 479-488, 2008
La trisomía del cromosoma 21 significa que, de cada gen de ese cromosoma, hay 3 copias en lugar de 2, y que por tanto los genes se expresan de manera excesiva. Es lo que llamamos sobreexpresión del gen. Uno de ellos es el gen Dyrk1A cuyas cualidades y posibles acciones están siendo estudiadas de manera muy especial, porque parece ser uno de los que, cuando actúan en exceso, contribuyen al desarrollo anómalo del sistema nervioso, tal como se explica abundantemente en este Portal, en la página: El gen DYRK1A
Para conocer con más exactitud la contribución del exceso de acción de un determinado gen a la patología, se recurre a la elaboración de ratones transgénicos: son ratones manipulados a los que se les ha transferido dosis complementarias de ese gen; de esta forma, sus células poseen exceso de copias de un determinado gen. El equipo de investigación que presenta este trabajo lleva años estudiando un ratón transgénico del gen Dyrk1A, el TgDyrk1A. Vistas las alteraciones neurológicas que presenta este modelo de ratón, la estrategia seguida ha sido la de elaborar una sustancia que sea capaz de contrarrestar o silenciar el exceso de ese gen en el sistema nervioso. Si las alteraciones revierten, se confirma que esas alteraciones son debidas al exceso de acción génica. El método aquí utilizado es extraordinariamente novedoso, pues los autores han utilizado una nueva técnica de silenciamiento del gen que consiste en “fabricar” pequeños segmentos de ARN (ARN de interferencia o siARN) que se unen específicamente a los ARN mensajeros diana y producen su destrucción. De esta manera, la cadena natural «»gen (ADN) → ARNm → proteína» queda interrumpida ya que el ARNm no puede sintetizar su correspondiente proteína. En este caso se trata de fabricar un siRNA que actúe selectivamente sobre el ARNm producido por el gen Dyrk1A, y hacerlo llegar hasta el cerebro.
Puesto que el gen Dyrk1A se encuentra en el cromosoma 21 humano y se piensa que su acción en exceso contribuye a la patología del desarrollo, propia del síndrome de Down, si resultase posible silenciarlo en el ratón transgénico TgDyrk1A cabría pensar que también podría hacerlo en una persona con síndrome de Down y contrarrestar así su acción perjudicial sobre el desarrollo. Ésa es la intención última de este trabajo.
Los ratones transgénicos TgDyrk1A muestran, entre otras características, hiperactividad en condiciones no aversivas o incómodas, déficits en su coordinación motora y alteraciones en las vías de integración sensorial. El estudio analiza la capacidad de que un siRNA específico pueda silenciar el gen y restaurar las capacidades del ratón transgénico. Para ello asociaron a la molécula de siARN un vector o portador especial que permite introducir la molécula dentro de las células e incorporarse en la maquinaria genética del núcleo, y lo introdujeron todo directamente en un núcleo particular del cerebro del ratón: el núcleo estriado.
Sus resultados fueron los siguientes:
- Disminuyó la expresión del gen Dyrk1A en el núcleo estriado en el ratón transgénico, al menos durante 8 meses, de modo que se normalizaron los niveles de la proteína Dyrk1A al nivel de los ratones controles.
- Como consecuencia, se corrigió la hiperactividad propia del ratón transgénico, así como los déficits en coordinación motora que son característicos de este ratón.
- Mejoró también la función de las vías de integración sensoriomotora, igualmente alteradas en este ratón.
- No se apreciaron efectos tóxicos
Comentario
Este trabajo es de indudable trascendencia. Demuestra que es posible hacer llegar un elemento silenciador de un gen al sitio requerido y actuar de manera específica sobre ese gen. Y que, en consecuencia, puede actuar sobre un gen que se esté sobreexpresando, conseguir reducir su actividad, y restaurar las funciones que estaban alteradas a causa de esa sobreexpresión.
¿Qué trascendencia tiene este hallazgo para el síndrome de Down? En el síndrome de Down son muchos los genes que se encuentran sobreexpresados por exceso de copias de los genes del cromosoma 21. Uno de ellos es precisamente este gen que aquí se ha estudiado, el Dyrk1A. Se abre la puerta para intentar silenciar alguno de estos genes, con la esperanza de que ello repercuta beneficiosamente sobre la persona con síndrome de Down.
Por ejemplo, ¿qué pasará si silenciamos el gen Dyrk1A, no en un ratón transgénico en el que sólo hay sobreexpresión de ese gen, sino en un ratón trisómico Ts65Dn en el que hay sobreexpresión de ese gen y de otros muchos? ¿Mejorará alguna de sus alteraciones? Sin duda, esa es la siguiente etapa a desarrollar. Y si el resultado fuera positivo, no cabe duda que la terapia génica estaría mucho más cerca.
