modelos isogénicos de enfermedades humanas

Los modelos isogénicos de enfermedades humanas son una familia de células seleccionadas o modificadas genéticamente para reproducir con precisión la genética de una población específica de pacientes, in vitro . Se les proporciona una célula "normal" genéticamente equivalente para crear un sistema isogénico que permita investigar la biología de las enfermedades y nuevos agentes terapéuticos. ^{[ 1 ]} Pueden utilizarse para modelar cualquier enfermedad con base genética. El cáncer es una de esas enfermedades para las que se han utilizado ampliamente los modelos isogénicos de enfermedades humanas.

Los modelos de enfermedades isogénicas humanas se han comparado con "pacientes en un tubo de ensayo", ya que incorporan las últimas investigaciones sobre enfermedades genéticas humanas y lo hacen sin las dificultades y limitaciones que implica el uso de modelos no humanos. ^{[ 2 ]}

Históricamente, se han utilizado células obtenidas de animales, generalmente ratones, para modelar vías relacionadas con el cáncer. Sin embargo, existen limitaciones evidentes inherentes al uso de animales para modelar enfermedades genéticamente determinadas en humanos. A pesar de la gran proporción de conservación genética entre humanos y ratones, existen diferencias significativas en la biología de ambos que son importantes para la investigación del cáncer. Por ejemplo, las principales diferencias en la regulación de los telómeros permiten a las células murinas eludir la necesidad de la sobreexpresión de la telomerasa , que es un paso limitante en la formación del cáncer humano. Otro ejemplo es la incompatibilidad de ciertas interacciones ligando-receptor entre ratones y humanos. Además, los experimentos han demostrado diferencias importantes y significativas en la capacidad de transformación celular, en comparación con las células de origen murino. Por estas razones, sigue siendo esencial desarrollar modelos de cáncer que empleen células humanas. ^{[ 3 ]}

Las líneas celulares isogénicas se crean mediante un proceso denominado edición genética homóloga. Los vectores de edición genética que utilizan la recombinación homóloga son las herramientas o técnicas empleadas para insertar o eliminar la mutación o el polimorfismo de un solo nucleótido (SNP ) causante de la enfermedad que se desea estudiar. Si bien las mutaciones causantes de la enfermedad pueden obtenerse directamente de pacientes con cáncer, estas células suelen contener numerosas mutaciones de fondo, además de la mutación específica de interés, y normalmente no se obtiene una línea celular normal correspondiente. Posteriormente, se utilizan vectores de edición genética para insertar o eliminar mutaciones genéticas, lo que permite un cambio en ambas direcciones: de un genotipo normal a uno canceroso, o viceversa, en líneas celulares de cáncer humano caracterizadas, como HCT116 o Nalm6. ^{[ 4 ]}

Existen diversas tecnologías de manipulación genética que se utilizan para generar la mutación deseada. Las más comunes se describen brevemente en la tabla resumen que aparece a continuación, incluyendo sus principales ventajas y limitaciones.

La recombinación homóloga (RH) es un tipo de recombinación genética en la que se intercambian secuencias genéticas entre dos segmentos de ADN similares. La RH desempeña un papel fundamental en la división celular eucariota , promoviendo la diversidad genética mediante el intercambio entre segmentos de ADN correspondientes para crear nuevas combinaciones de genes, potencialmente beneficiosas.

La recombinación homóloga (RH) desempeña una segunda función vital en la reparación del ADN, permitiendo la reparación de roturas de doble cadena, un fenómeno frecuente durante el ciclo celular. Este proceso se activa artificialmente mediante las tecnologías mencionadas y se potencia para generar inserciones o eliminaciones de genes específicos 5, 7.

Recientemente se ha descubierto un avance clave mediante el uso de vectores de recombinación homóloga AAV, que aumenta las bajas tasas naturales de HR en células humanas diferenciadas cuando se combinan con secuencias de vectores de direccionamiento genético.

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  Diagrama de un vector rAAV típico (fuente: https://www.horizondiscovery.com/gene-editing/raav )

Los factores que han propiciado la reciente comercialización de modelos isogénicos de enfermedades cancerosas humanas para la industria farmacéutica y los laboratorios de investigación son de dos tipos.

En primer lugar, la obtención de patentes para la tecnología de vectores de focalización mejorada ha sentado las bases para la comercialización de los modelos celulares que resultan de la aplicación de estas tecnologías.

En segundo lugar, la tendencia a obtener tasas de éxito relativamente bajas en la I+D farmacéutica y los enormes costes han creado una necesidad real de nuevas herramientas de investigación que permitan determinar cómo responderán los subgrupos de pacientes, positiva o negativamente, a las terapias oncológicas dirigidas, en función de su perfil genético individual.

• AAV
• Recombinación FLP-FRT
• Ingeniería genómica
• Recombinación homóloga
  • en los virus
  • Aplicaciones tecnológicas
  • Terapia contra el cáncer
• Plásmido
• Ingeniería genómica mediada por AAV recombinante
• letalidad sintética
• nucleasa de dedo de zinc