Esperanza para las haploinsuficiencias

Las convulsiones empezaron cuando Samantha Gundel tenía apenas cuatro meses. Para su primer cumpleaños, la niña estaba tomando un cóctel de tres medicamentos anticonvulsivos. Un círculo vicioso de neumonía recurrente, estimulado por la inhalación de comida regurgitada provocada por las convulsiones, hizo que la pequeña entrara y saliera con frecuencia del hospital que queda cerca de su casa en el condado de Westchester, en el estado de Nueva York.

Las pruebas genéticas pronto confirmaron las sospechas de su doctor: Samantha, que ahora tiene cuatro años, tiene el síndrome de Dravet, una forma incurable de epilepsia. Su cerebro estaba fallando debido a una mutación que es diferente a las responsables de la mayoría de las enfermedades genéticas; es una que ha eludido durante mucho tiempo la posibilidad de ser corregida. Los medicamentos disponibles podían ayudar a aliviar los síntomas, pero no había nada que pudiera atacar la raíz de su enfermedad.

Esto se debe a que la mutación fundamental del síndrome de Dravet crea un fenómeno conocido como haploinsuficiencia, en el que una persona se enferma si solo tiene una copia funcional de un gen. Ese gen solitario simplemente no puede producir suficiente proteína para cumplir su propósito molecular. En el caso de Dravet, eso significa que la señalización eléctrica entre las células nerviosas se descontrola, provocando los tipos de ondas de choque neuronales que desencadenan las convulsiones.

La mayoría de los genes no son así. Aunque el genoma humano contiene dos copias de casi todos los genes, uno heredado del padre y otro de la madre, el cuerpo generalmente puede funcionar bien con solo uno.

Esto no ocurre para genes como el SCN1A, el principal culpable detrás de Dravet. Para SCN1A, y otros cientos de genes similares conocidos, se necesita un delicado equilibrio de actividad molecular para garantizar el funcionamiento adecuado. Muy poca actividad es un problema —y con frecuencia también lo es si hay demasiada actividad––.

Este paradigma de Ricitos de Oro —la idea de que una cosa debe encontrar un equilibrio y no ubicarse en los extremos— explica parcialmente por qué las estrategias de terapia génica convencionales no son adecuadas para corregir la haploinsuficiencia. Con terapias de este tipo —varias de las cuales ahora están disponibles para tratar enfermedades genéticas “recesivas”, como el trastorno sanguíneo beta talasemia y una forma de pérdida de la visión hereditaria—, la cantidad de proteína producida por un gen introducido solo necesita cruzar un umbral mínimo para deshacer el proceso de la enfermedad.

En esos contextos no es un problema si el gen agregado es hiperactivo —hay un piso, pero no hay un techo para los niveles de proteína terapéutica—. Ese simplemente no es el caso con muchas enfermedades sensibles a la dosis como Dravet, especialmente para los trastornos cerebrales en los que demasiada proteína puede sobreexcitar la actividad neuronal, dice Gopi Shanker, quien fue director científico de Tevard Biosciences, en Cambridge, Massachusetts, hasta principios de este año. “Eso es lo que lo hace más desafiante”, señala.

Y para sumar a ese desafío: los tipos especiales de virus modificados que se utilizan para transportar genes terapéuticos a las células humanas solo pueden manejar una cantidad limitada de ADN adicional —y los genes fundamentales en Dravet y en muchas haploinsuficiencias relacionadas son demasiado grandes para caber dentro de esos vehículos de reparto—.

Nunca más olvidados

Al encontrarse con estos obstáculos técnicos y moleculares, la industria biotecnológica ignoró a las haploinsuficiencias durante mucho tiempo. Por más de 30 años, las empresas se esforzaron por lograr una participación en el proceso de desarrollo de fármacos en otras áreas de las enfermedades genéticas raras —por ejemplo, la fibrosis quística o la hemofilia—, pero los trastornos como Dravet no recibieron atención suficiente. “Es uno de los tipos de trastornos más desatendidos”, dice Navneet Matharu, cofundadora y directora científica de Regel Therapeutics, con sede en Berkeley, California, y en Boston.

Pero ya no. Gracias a nuevas ideas terapéuticas y a una mejor comprensión del proceso patológico, Regel, Tevard y otros startups biotecnológicos tienen a Dravet en la mira con tratamientos y tecnologías experimentales que, según dicen, deberían servir como campo de prueba para ir tras las haploinsuficiencias de manera más amplia.

Actualmente, hay poco que ofrecer a los pacientes con estas enfermedades aparte de los medicamentos que ayudan a controlar los síntomas, dice Kenneth Myers, neurólogo pediátrico del Hospital de Niños de Montreal, coautor de un artículo sobre terapias emergentes para Dravet y epilepsias genéticas similares en la edición de 2022 del Annual Review of Pharmacology and Toxicology. Pero gracias a los nuevos avances, dice, “hay grandes motivos para ser optimistas”.

Samantha, por su parte, ahora parece tener su enfermedad bajo control gracias a un medicamento llamado STK-001; es el primero en ser evaluado clínicamente que aborda la causa fundamental de Dravet.

Entre febrero y abril de 2022, los médicos insertaron tres veces una aguja larga en la parte inferior de la columna de la niña e inyectaron la terapia que está en investigación, la cual fue diseñada para aumentar los niveles de la proteína transportadora de sodio que es afectada por Dravet. Parecía funcionar. Durante un tiempo, Samantha vivió casi sin convulsiones —presumiblemente porque el aumento de los niveles de proteínas ayudó a corregir los desequilibrios eléctricos en su cerebro—.

Pasó de tener ataques epilépticos cada 7 a 10 días, en promedio, a no tener ninguno durante meses. Sus habilidades verbales mejoraron y también sus capacidades físicas. Su modo de andar mejoró y sus temblores desaparecieron.

Eventualmente, a medida que la terapia dejó de tener efecto, Samantha comenzó a recaer, y las convulsiones regresaron aproximadamente cada dos semanas. Pero en octubre de 2022 comenzó a recibir dosis adicionales de STK-001 bajo un nuevo protocolo de ensayo clínico y, desde entonces, ha experimentado solo dos episodios epilépticos en seis meses. “Es realmente increíble”, dice su madre, Jenni Barnao.

“¿Es una cura? No… Pero es absolutamente nuestra mejor opción”, agrega Barnao. “Definitivamente hay algo con este medicamento que es muy bueno. Su cerebro está funcionando mejor”.

Dar un empujón

El tratamiento con STK-001 se basa en el hecho de que la actividad normal de los genes es algo ineficiente y derrochadora. Cuando los genes se decodifican en ARNm, las secuencias resultantes requieren más cortes y empalmes antes de que maduren y estén listas para servir como guías para producir proteínas. Pero a menudo, este proceso es descuidado y no da como resultado un producto utilizable.

Allí es donde entra STK-001.

Como una especie de terapia “antisentido”, STK-001 consiste en fragmentos cortos y sintéticos de ARN que están hechos a medida para adherirse a parte de la transcripción del gen SCN1A y, como resultado, hacen que el corte y el empalme sean más eficientes. Las piezas sintéticas se adhieren al ARNm de la versión funcional del gen que tienen las personas con Dravet y ayudan a garantizar que se eliminen los fragmentos no deseados de la secuencia del ARNm, igual que hace un editor de películas cuando corta escenas que no aportan a la historia. Como resultado se produce más proteína de canal iónico funcional de lo que sucedería de otro modo.

Los niveles de proteína no vuelven completamente a la normalidad. En estudios con ratones hay un aumento del 50 % al 60 %, que no duplica completamente a la proteína relevante en el cerebro. Pero ese empujón parece ser suficiente para tener un impacto real en la vida de los pacientes.

Stoke Therapeutics, la compañía en Bedford, Massachusetts, que está detrás de STK-001 informó en 2022, durante la reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Epilepsia, que 20 de los primeros 27 pacientes con Dravet que recibieron dosis múltiples de la terapia en los primeros ensayos experimentaron reducciones en la frecuencia de las convulsiones. Los mayores beneficios se observaron en niños pequeños como Samantha, cuyos cerebros han acumulado menos daño por años de convulsiones debilitantes y función celular anormal. Los ensayos confirmatorios más grandes que podrían conducir a la aprobación de la comercialización están programados para comenzar el próximo año.

Stoke no está solo en su búsqueda para corregir el síndrome de Dravet y las haploinsuficiencias en general. Otros startups biotecnológicos están a punto de iniciar ensayos clínicos con sus propios enfoques tecnológicos para mejorar lo que queda de la actividad genética funcional. Encoded Therapeutics, por ejemplo, pronto comenzará a inscribir participantes para una prueba de ETX-001, su terapia experimental de Dravet. Esa terapia utiliza un virus diseñado para entregar una proteína que aumenta la actividad del gen SCN1A para que se hagan muchas más copias de ARNm del gen funcional único.

Y si alguna de estas empresas logra revertir el curso de Dravet, sus tecnologías podrían adaptarse para combatir cualquier enfermedad comparable, dice Orrin Devinsky, neurólogo del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York, que trabaja con varias de las empresas y está involucrado en el cuidado de Samantha. “Una terapia efectiva proporcionaría una plataforma potencial para abordar otras haploinsuficiencias”, dice.

Nuevos objetivos, nuevas tácticas

Stoke pronto pondrá a prueba esa idea.

Impulsada por la promesa inicial de su terapia contra Dravet, la compañía desarrolló un segundo candidato a fármaco, STK-002, que se dirige de manera similar al empalme para convertir las transcripciones de genes no productivos en constructivos. Pero en este caso, está diseñado para abordar un trastorno de la visión hereditario conocido como atrofia óptica autosómica dominante, causada por la haploinsuficiencia de un gen llamado OPA1. En esta enfermedad, una sola copia funcional de OPA1 no es suficiente para mantener la señalización nerviosa adecuada desde los ojos hasta el cerebro.

Se espera que la evaluación clínica de STK-002 empiece el próximo año. Mientras tanto, en asociación con Acadia Pharmaceuticals, de San Diego, Stoke también está explorando tratamientos para el síndrome de Rett y la discapacidad intelectual relacionada con SYNGAP1, ambos trastornos cerebrales severos causados por niveles insuficientes de proteína.

El enfoque de modulación de empalme de Stoke fluye naturalmente a partir del éxito de Spinraza, otra droga antisentido. Desarrollada por Ionis Pharmaceuticals en colaboración con Biogen, Spinraza también trabaja en el empalme de transcritos de ARNm para promover la producción de una proteína faltante. En 2016 se convirtió en la primera terapia aprobada para tratar un trastorno neuromuscular raro llamado atrofia muscular espinal (AME).

Sin embargo, AME es un poco diferente. No es una haploinsuficiencia —ocurre cuando ambas copias del gen son defectuosas, no solo una—, pero es una enfermedad inusual desde el punto de vista genético. Debido a una peculiaridad en el genoma humano, resulta que las personas tienen una especie de gen de respaldo que normalmente no funciona porque su ARNm sufre un empalme defectuoso. Cuando Spinraza actúa como una guía para ayudar a que el ARNm se empalme correctamente, ese gen de respaldo puede volverse operativo y hacer el trabajo que las copias del gen dañado no pueden cumplir.

Pocas enfermedades son así. Pero los cofundadores científicos de Stoke, el genetista molecular Adrian Krainer, del Laboratorio Cold Spring Harbor en Nueva York (quien ayudó a desarrollar Spinraza), y su exinvestigadora postdoctoral Isabel Aznárez, se dieron cuenta de que había todo un mundo de otras dolencias —haploinsuficiencias— para las cuales podría ser beneficioso este tipo de la modulación de empalme.

Spinraza fue el prototipo. El portafolio de Stoke está lleno de versiones de fármacos de próxima generación. “Lo llevamos al siguiente nivel”, dice Aznarez, quien ahora se desempeña como jefa de investigación para el descubrimiento en Stoke.

Logrando un equilibrio

Hubo un tiempo en que los investigadores de Dravet estaban más enfocados en las terapias tradicionales de reemplazo de genes. Su objetivo era insertar una versión funcional del gen SCN1A en el genoma de un virus y luego introducir el virus modificado en las células cerebrales. Sin embargo, los problemas eran múltiples.

Para empezar, los vehículos virales que en general se usaban para las estrategias de terapia génica —los virus adenoasociados (AAV)— son demasiado pequeños para contener las 6.030 letras de ADN que constituyen la secuencia del gen SCN1A.

Los investigadores probaron algunas soluciones posibles. En el University College London, por ejemplo, la especialista en terapia geníca Rajvinder Karda y sus colegas dividieron el gen SCN1A a la mitad y administraron ambas partes en ratones a través de diferentes portadores de virus. Y en la Universidad de Toronto, el neurocientífico David Hampson y su grupo intentaron introducir un gen más pequeño que cabría en un solo vector AAV y compensaría la deficiencia de SCN1A de forma indirecta.

Pero ninguno de esos esfuerzos avanzó más allá de los experimentos en ratones. Y si bien es técnicamente factible introducir el genSCN1A completo en las células si se utilizan otros tipos de vectores virales, como demostraron científicos de la Universidad de Navarra en España en ratones, esos virus en general se consideran inseguros para su uso en humanos.

Es más, incluso si se pudiera hacer que funcionara el reemplazo de genes, hay muchas razones para pensar que no sería ideal para enfermedades como Dravet en las que el defecto subyacente está mediado por un desequilibrio en los niveles de proteína. La cantidad de proteína producida por ese tipo de terapias génicas puede ser impredecible, al igual que los tipos de células que terminan fabricando las proteínas.

Para obtener los niveles de proteína correctos, dicen los científicos, es mejor seguir el ejemplo de la propia célula, aprovechar las formas en que produce naturalmente la proteína de interés solo en ciertos tejidos del cuerpo, y luego proporcionar un empujón terapéutico para ayudar durante el proceso.

CAMP4 Therapeutics, por ejemplo, está empleando terapias antisentido, como Stoke. Pero en vez de apuntar al empalme de las transcripciones de genes, los fármacos de CAMP4 se enfocan en las moléculas reguladoras que actúan como reóstatos para controlar la cantidad de esas transcripciones que se producen en primer lugar. Al bloquear o estabilizar diferentes moléculas reguladoras, la empresa afirma que puede aumentar la actividad de los genes diana de forma precisa y ajustable.

“Básicamente, enseña al cuerpo a hacerlo un poco mejor”, dice Josh Mandel-Brehm, presidente y director ejecutivo de CAMP4, con sede en Cambridge, Massachusetts.

En teoría, la tecnología de edición de genes conocida como CRISPR podría obviar la necesidad de todos estos enfoques terapéuticos. La edición de genes permite subsanar un error en un gen —por lo que se podría editar una secuencia de ADN defectuosa para corregirla y dejar como nuevos a los niños con Dravet o con otra haploinsuficiencia—.

Pero la tecnología no está ni cerca de estar lista para lanzarla en horario estelar. (Algunas de las primeras terapias CRISPR que se probaron en niños no lograron demostrar mucho beneficio). Además, cualquier terapia de corrección genética tendría que adaptarse a la naturaleza única de las mutaciones de un paciente determinado —y tan solo en el gen SCN1A hay más de 1.200 mutaciones que causan el síndrome de Dravet—.

Por eso, Jeff Coller, biólogo especialista en ARN en la Universidad Johns Hopkins y cofundador científico de Tevard, prefiere estrategias terapéuticas que puedan abordar todo tipo de alteraciones que causan enfermedades en un gen de interés, como ahora lo está haciendo la mayoría de las empresas. “Tener una tecnología agnóstica de mutaciones es una forma de perseguir a toda la cohorte de pacientes”, dice.

Tevard, cuya misión es “revertir” el síndrome de Dravet (el nombre de la empresa es Dravet escrito al revés), aborda este desafío de varias maneras. Algunas involucran versiones modificadas de otros ARN que son clave para la producción de proteínas. Conocidos como ARN de “transferencia”, ayudan a transportar los bloques de construcción de aminoácidos a las cadenas proteicas de crecimiento. Otras están destinadas a ayudar a llevar moléculas reguladoras beneficiosas a los sitios de actividad del gen SCN1A.

Pero a todos los candidatos terapéuticos de Tevard les falta al menos un año para llegar a las pruebas clínicas, mientras que STK-001 está actualmente en ensayos en humanos. El director ejecutivo de la compañía, Daniel Fischer —quien, al igual que el presidente de la junta y cofundador Warren Lammert, tiene una hija con el síndrome de Dravet— está considerando inscribir a su hija, que ahora tiene 13 años, en el ensayo de Stoke en vez de esperar los esfuerzos de su propia compañía para obtener resultados.

“Estamos abiertos a cualquier enfoque que ayude a nuestras hijas”, dijo Fischer durante un almuerzo en noviembre pasado en la sede de la empresa.

“Y a ayudar a las personas con Dravet en general”, agregó Lammert. “Nos encantaría ver que muchas de estas cosas tengan éxito”.

Artículo traducido por Daniela Hirschfeld