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Artículos de divulgación científica
De la retina de pollo a una posible terapia para las degeneraciones retinianas de la mano de las asociaciones de afectados.
 

 

Articulo originalmente publicado en los números 35 y 36 de la revista VISION (http://retinosis.org/docs/pdf/vision35.pdf) (http://retinosis.org/docs/pdf/vision36.pdf), de la Federación de Asociaciones de Retinosis Pigmentaria de España.

Enrique J. de la Rosa, Investigador Científico del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en el Centro de Investigaciones Biológicas de Madrid.

I Premio a la Investigación FUNDALUCE 2008.

In memoriam Prof. Rubén Adler (†31-dic-2007).

He querido dar el nombre de algunas de las personas implicadas en nuestro proyecto. Esto, indirectamente, también pone en evidencia a los no nombrados. Quisiera que nadie se sintiera olvidado, en particular, ninguno de los miembros presentes y pasados del laboratorio, que con su trabajo en la bancada han hecho posible llegar a donde estamos. También ha sido importante el estímulo de varios profesionales médicos y, esencial, la motivación del contacto personal con numerosos afectados.

En el año 2000, en un curso de verano de la Fundación Duques de Soria, coincidí con dos personas que padecían un proceso de pérdida progresiva de la visión. Luis Palacios y Félix Azeña asistían a dicho curso, titulado “Degeneraciones retinianas: de los genes a la terapéutica”, interesados en los posibles avances. Desde entonces he participado, frecuentemente acompañado por otros investigadores de nuestro grupo, en múltiples actos científicos, divulgativos y de convivencia de las diversas asociaciones de afectados. Estos contactos me han permitido aprender mucho de los aspectos humanos y clínicos de la enfermedad. Con este artículo quisiera que los afectados y sus familias aprendieran sobre el proceso de observación y creación científica. Mi intención es reforzar su confianza, que me consta ya tienen, en la investigación científica. Pero también hacerles conscientes de la necesidad de una cierta dosis de paciencia, acorde con los ritmos de esta actividad, mientras esperan un tratamiento para su enfermedad.

Me gustaría ilustrar en primer lugar que no es fácilmente predecible la aplicabilidad de los resultados de la investigación. Se puede perseguir un tratamiento para una enfermedad y no obtener nada. Pero también se puede perseguir simplemente el conocimiento y vislumbrar una posible terapia o, al menos, las bases para desarrollarla.

El gusano que ha hecho mucho por nuestra salud.

A mediados de los años 60 del pasado siglo, Sydney Brenner eligió un gusano, el nematodo Caenorhabditis elegans, como sistema modelo para estudios de Genética. Ya se había estudiado la relación entre los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y las proteínas en bacterias y bacteriófagos (los virus que infectan bacterias). El siguiente paso era caracterizar cómo el conjunto de genes de un organismo determinan su forma y apariencia. Para ello se necesitaba un sistema modelo sencillo, manejable en el laboratorio y accesible a las relativamente rudimentarias técnicas por entonces disponibles. Caenorhabditis elegans es un gusano microscópico, de apenas 1 mm de longitud. En la yema de un dedo cabrían varios cientos de gusanos. Se mantiene fácilmente en el laboratorio, en una placa en la que se alimenta de bacterias. Se reproduce a los 3 días de edad, generando cada individuo, dado que son hermafroditas (macho y hembra a la vez), unos 300 gusanos. Con tantas “facilidades” y excelentes colaboradores, en poco más de 10 años ya se había descubierto que cada gusano adulto estaba formado por 959 células. Dicho número provenía de que durante el desarrollo morían indefectiblemente 131 células de las 1.090 originalmente formadas. En paralelo, se generaron mutantes con diferente número final de células, debido a que en ellos morían más o menos células que en los individuos no mutantes. Estas observaciones constituyeron la demostración definitiva de que hay un programa de muerte celular codificado en los genes. Pero, lo que es más importante, hicieron posible iniciar el estudio de la regulación del proceso de muerte celular programada, que hasta entonces había sido descriptivo.

En el año 2002, Sydney Brenner, Robert Horvitz y John E. Sulston recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina. Sus estudios habían abierto un inmenso campo al conocimiento básico en Genética, Biología Celular y Biología del Desarrollo, lo que con total seguridad fue la principal, si no única, motivación de Sydney Brenner para iniciarlos. Pero, además, trabajos posteriores habían revelado que en numerosas enfermedades se producían procesos patológicos de muerte celular programada. Genes y proteínas, descubiertos gracias a los estudios de Sydney Brenner, sus colaboradores y sus seguidores, son hoy en día dianas potenciales de fármacos anticancerígenos, neuroprotectores, etc… Así que, como el propio Sydney Brenner bromeó en su discurso de recepción del Premio Nobel, Caenorhabditis elegans fue un merecido ganador de dicho premio.

La insulina no deja ver el bosque…

Seguro que la mayoría de las personas saben lo que es la hormona insulina, aunque sea en su definición más coloquial: “lo que se inyectan los diabéticos”. Este gran avance terapéutico, que ha mejorado la calidad y la duración de la vida de los pacientes, fue posible gracias a los trabajos de Frederick G. Banting, John J. R. MacLeod y Charles H. Best. Aunque se sospechaba ya desde finales del siglo XIX, no fue hasta el año 1921 cuando lograron aislar y tratar perros con una sustancia del páncreas cuya falta causaba la Diabetes. Los dos primeros recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1923. La insulina, secretada por el páncreas, controla los niveles de glucosa en sangre y es una pieza clave de la regulación del metabolismo energético. Además ha sido un modelo para numerosos estudios científicos. Fue la primera proteína secuenciada por Frederick Sanger, lo que le valió el Premio Nobel, de Química en este caso, en 1958. También Rosalyn Yalow la utilizó para desarrollar un método sensible de detección, adecuado a los bajos niveles hormonales que se encuentran en el cuerpo humano, lo que le valió el premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1977. Así que, con millones de personas tratadas con insulina y 3 Premios Nobel en su haber, muchos investigadores piensan que el campo de la insulina está muy trillado.

Afortunadamente, Jesse Roth, en los años 80 investigador jefe de la División de Diabetes de los Institutos Nacionales de la Salud de EE.UU., no era de esa opinión. Allí recaló Flora de Pablo para realizar una estancia post-doctoral. Flora de Pablo había estudiado Medicina y, mientras se especializaba en Endocrinología y Medicina Interna, realizó una Tesis Doctoral que no colmó su espíritu investigador. Así que se dio un par de años antes de seguir ejerciendo la medicina para investigar sobre la insulina, y así mejorar la atención de sus futuros pacientes. Para su sorpresa, el tema propuesto por su supervisor, Jesse Roth, no tenía nada que ver con los pacientes de Diabetes, ni con el páncreas. Sí tenía que ver con la insulina, pero con la que se produjera fuera del páncreas, en sitios tan inesperados como huevos de gallina, cabezas de mosca o testículos de cobaya. La intuición de Jesse Roth de que quedaba mucho por saber de la insulina, se vio confirmada en los proyectos de secuenciación de genomas y en los trabajos de sus seguidores, nuestro grupo entre ellos. La insulina, tanto en la escala evolutiva como en el desarrollo de los invertebrados y los vertebrados, ha sido otras muchas cosas antes que hormona pancreática. Ahora empezamos a vislumbrar el panorama completo de las acciones de la insulina y las proteínas relacionadas, un bosque que la hormona insulina no nos dejaba ver.

…y la muerte de neuronas tampoco.

En el año 1901, Santiago Ramón y Cajal publicó la estructura de la retina, una parte del sistema nervioso central. Sus trabajos sobre la estructura celular del sistema nervioso le valieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1906. Más de un siglo después los neurocientíficos aún no tenemos caracterizado cómo se controla la generación de este tejido altamente diverso y estructurado. La mayoría del sistema nervioso procede de una lámina de células, llamada neuroepitelio, que prolifera, creciendo gradualmente como todo el embrión. Según avanza el desarrollo, produce secuencialmente los diferentes tipos de células diferenciadas que constituyen el sistema nervioso: neuronas y células de la glía. Los científicos hemos estudiado durante mucho tiempo cómo se regulan la proliferación de las células neuroepiteliales y su progresiva diferenciación. También se ha estudiado la muerte de neuronas de proyección, que ocurre más adelante en el desarrollo. La Teoría Neurotrófica postula que las neuronas son producidas en exceso para, posteriormente, ajustar su número al de células del tejido u órgano que inervan. Ello se produce mediante competición por cantidades muy pequeñas y limitantes de un factor de supervivencia o factor neurotrófico: las células que consiguen factor sobreviven; las que no, mueren. El soporte experimental de la Teoría Neurotrófica, que en sus primeras fases se realizó durante años de fructífera colaboración entre Rita Levi-Montalcini y Viktor Hamburger, le valió a la primera el Premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1986.

La práctica totalidad de los neurobiólogos del desarrollo, incluyéndonos nosotros mismos, sólo consid eraba este proceso, tardío en el desarrollo, de muerte neuronal. Cuando me incorporé en 1992 al grupo de Flora de Pablo, en el Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC, empezamos a estudiar los efectos de la insulina en el desarrollo de la retina. Pronto descubrimos que la insulina estimulaba la proliferación y la diferenciación a neuronas de las células de la retina, una observación nada sorprendente, según un evaluador de nuestros trabajos. Su argumento para rechazar nuestro trabajo fue que se llevaba dos décadas echando insulina a los cultivos celulares para mantenerlos en buenas condiciones. Sin embargo, sí era sorprendente, pues proliferación y diferenciación son mutuamente excluyentes en el sistema nervioso. En poco tiempo, unos 3 años, pudimos demostrar que un tercer proceso celular, hasta entonces poco caracterizado, subyacía a nuestras observaciones. La insulina estaba inhibiendo una fase de muerte neural temprana que afectaba tanto a las células proliferativas como a las neuronas recién diferenciadas. Por eso, en presencia de insulina, observábamos más células proliferativas y más neuronas, ya que se morían menos de ambas. Además, fuimos capaces de caracterizar que el efecto de la insulina era fisiológico. La retina embrionaria producía insulina; más exactamente, su precursor proinsulina que, al contrario que en el páncreas, permanecía sin procesar. El estudio del proceso de muerte neural temprana y de su regulación por proinsulina nos permitió redefinir el escenario del desarrollo temprano de la retina: había que caracterizar no sólo la regulación de la proliferación y la diferenciación, sino también la de la muerte celular programada, si nos queríamos hacer una idea más precisa del desarrollo de la retina.

Este es un proyecto básico en el que seguimos trabajando con el fin de caracterizar la magnitud del proceso temprano de muerte celular, así como de entender su significado funcional. Nos ha permitido caracterizar el papel de la proinsulina como factor atenuador del proceso de muerte celular programada durante el desarrollo de la retina, lo que ha sido la base del proyecto aplicado al desarrollo de una posible terapia, que abordaré a continuación.

¿Hay algo en común entre las degeneraciones hereditarias de la retina?

Los fotorreceptores son el primer eslabón en la cadena de conversión de las señales lumínicas del mundo que nos rodea en información visual interpretable por el cerebro. Numerosos genes y proteínas controlan el desarrollo de los fotorreceptores, su correcta morfogénesis y sus complejas relaciones con otras células de la retina. Además, en el ciclo de transmisión de la señal de luz intervienen muchas proteínas, no sólo en el fotorreceptor. Fallos a cualquiera de dichos niveles afectan a la función visual, por lo que no es sorprendente que mutaciones en alrededor de 200 genes, la mitad no identificados aún, produzcan degeneraciones que, con debuts y ritmos muy diferentes, conducen a la ceguera. Yo apenas sabía de esto cuando acudí como profesor al curso “Degeneraciones retinianas: de los genes a la terapéutica”, ya mencionado en la primera parte de este artículo. Pero los organizadores, Manuel Vidal-Sanz y Carlos Belmonte, me invitaron porque, a pesar de la complejidad genética subyacente, empezaba a perfilarse que un proceso de muerte celular patológico tenía lugar en la mayoría de los modelos de la enfermedad: un posible signo común a 200 enfermedades degenerativas.

Así pues, en el curso hablé de nuestros estudios de muerte celular durante el desarrollo de la retina. Y me tocó hablar en primer lugar, ya que nuestro abordaje era de los más básicos. Nunca olvidaré la primera pregunta tras mi charla. Luis Palacios alabó nuestros trabajos y me preguntó si alguna vez había pensado en los afectados. La respuesta fue larga, pues le expliqué, como intenté hacer en la primera parte de este artículo, la necesidad y el valor de las investigaciones básicas para, eventualmente, desarrollar una posible terapia. No sé si le convencí, pero él a mí sí me convenció. Acabé reconociendo que no, no había pensado en los afectados, pero le prometí que empezaría a hacerlo.

Otros dos profesores del curso fueron determinantes en que la pregunta de Luis Palacios no sólo estimulara mi pensamiento, sino también una nueva línea de investigación de nuestro grupo. Rubén Adler (q.e.p.d.) era para mí un clásico del desarrollo de la retina de pollo, nuestro sistema modelo. También fue un pionero en demostrar un proceso patológico de muerte en la retina de ratones con Retinosis Pigmentaria, la más común de las degeneraciones. A lo largo de numerosas charlas informales durante el curso me convenció del interés científico de extrapolar nuestras observaciones en sistemas fisiológicos a sistemas patológicos. A Pedro de la Villa, electrofisiólogo de la retina, no le conocía previamente. Pero me interesaron sus abordajes que permitían estudiar al ratón sin reducirle a células y moléculas, como nosotros hacíamos, sino manteniéndole íntegro. Todas estas circunstancias y una colaboración en marcha con el grupo de Manuel Vidal-Sanz, en la que demostramos que la proinsulina era capaz de enlentecer la muerte de células de la retina en un modelo traumático, el corte del nervio óptico, propiciaron que iniciáramos un proyecto tendente a desarrollar una posible terapia para las degeneraciones de retina. Quizás, al igual que ocurría con la muerte fisiológica de neuronas, la proinsulina fuera capaz de atenuar la muerte patológica.

El camino del laboratorio a la clínica.

Afortunadamente existen numerosos modelos animales que reproducen la Retinosis Pigmentaria y otras degeneraciones de retina, incluyendo una especie de mosca (Drosophila melanogaster), el ratón, la rata y el perro. Esto es muy importante, pues nuestra hipótesis de trabajo, el que la proinsulina pudiera atenuar la muerte patológica como lo hace con la fisiológica, tenía que ser demostrada sin producir daño a seres humanos. En colaboración con Pedro de la Villa, cuyo grupo se ha encargado de determinar la función visual, y con Fátima Bosch, que nos ha proporcionado numerosas herramientas para producir proinsulina humana en los modelos animales, pudimos probar que la proinsulina retrasa la muerte de los fotorreceptores, atenúa la degeneración de la retina y prolonga la capacidad visual de ratones con Retinosis Pigmentaria. Esta importante observación era un paso imprescindible para empezar a pensar en una posible terapia, pero sólo un pequeño paso al principio de un largo camino de obstáculos.

Un primer obstáculo, en el que encallan muchos proyectos de posible interés terapéutico, es la propiedad industrial. El desarrollo de un fármaco es un proceso largo, de 10-12 años de media, y que requiere cientos de millones de euros de financiación antes de llegar, si todo va bien, a los pacientes. Esto se debe a que se exigen varias fases de ensayos clínicos tendentes a, en primer lugar, minimizar el riesgo y, más adelante, asegurar un mínimo de eficacia. La financiación de la parte más costosa del desarrollo, necesariamente en manos de las grandes compañías farmacéuticas, sólo tendrá lugar si se puede asegurar, mediante patentes y otros títulos de propiedad industrial, la explotación del futuro medicamento en exclusiva durante algunos años. Quizás esto podría ser de otra forma, pero en la actualidad es así. Esto significa que si el grupo de investigación ha publicado sus observaciones (que es lo que se exige a los investigadores para estabilizar su situación laboral, para promocionar y para conseguir más dinero para investigar) las posibilidades de utilización terapéutica de su trabajo disminuyen drásticamente, y pueden llegar a frustrarse completamente. No se ha hecho todavía un planteamiento riguroso para formar a los investigadores en protección de la propiedad industrial. Tampoco se ha incorporado de manera efectiva la valoración de los méritos de transferencia de tecnología en los procesos de evaluación de proyectos de investigación o de carreras profesionales. Por estas razones, es muy probable que se estén perdiendo posibles terapias que redundarían en la salud de todos. A nosotros, afortunadamente, nos aconsejaron a tiempo en la Oficina de Transferencia de Tecnología del CSIC, y pudimos presentar una patente y, más adelante, obtener la declaración de Medicamento Huérfano por parte de la Agencias Europea y Americana del Medicamento (EMEA y FDA, respectivamente), que es otro incentivo de propiedad industrial.

De nuevo, la patente es un segundo paso, muy importante, pero otro pequeño paso al comienzo del camino. A través de la Oficina de Transferencia de Tecnología del CSIC se ofreció la patente a diversas compañías. Algunas respondieron y valoraron el proyecto como de potencial interés, pero lo veían, evidentemente, aún muy lejos de la clínica. Así que teníamos dos alternativas: o desaprovechar la posible utilidad terapéutica de la proinsulina, o seguir el camino por nosotros mismos. La relación que habíamos establecido con los afectados durante los 7 años transcurridos desde el curso de Soria y algunos de los profesionales que les atendían, nos impidió abandonar y nos motivó para continuar. También hubo, afortunadamente, otras circunstancias favorables. David del Val, emprendedor nato, nos aconsejó y nos animó desde el principio y, más adelante, invirtió su propio tiempo y dinero. Por una feliz coincidencia, Stuart Medina, un consultor de biotecnología que había trabajado en empresas americanas y españolas, se enteró del proyecto y le gustó lo suficiente como para invertir también su propio tiempo y dinero. Otro colega y amigo que nos animó fue Joan X. Comella, Director por esa época de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, desde la que intentaba promover los procesos de transferencia de tecnología. Y, por último, pero no menos importante, la gente del grupo se sumó con entusiasmo a la empresa, en su doble sentido.

Para seguir dando pasos en dirección hacia la terapia, decidimos avanzar en paralelo por dos vías. Fundamos en julio de 2007 ProRetina Therapeutics, S.L., empresa de base tecnológica (“Spin-off” del CIB-CSIC), con la misión de desarrollar terapias para las distrofias retinianas. Y, mientras lográbamos convencer a los inversores privados, acudimos a varias convocatorias del Fondo de Investigaciones Sanitarias, en concreto del CIBER de enfermedades raras (la Retinosis Pigmentaria es una enfermedad rara, en el sentido de poco frecuente). Nunca fuimos capaces de lograr que el Fondo de Investigaciones Sanitarias evaluara positivamente nuestro proyecto y nos proporcionara apoyo para seguir avanzando hacia la terapia mientras esperábamos poder arrancar la iniciativa empresarial. Quizás esta aparente duplicidad de vías nos invalidó frente a algunos evaluadores o gestores de dicho organismo.

La alternativa empresarial fue avanzando mucho más despacio de lo que nos hubiera gustado, lo que es entendible en la situación de crisis financiera mundial en la que nos vimos envueltos al poco de fundar la empresa. Primero obtuvimos el apoyo institucional a través de créditos, tanto del CDTI como de ENISA, y subvenciones del MICINN a través de proyectos TRACE y el programa Torres-Quevedo. Finalmente entró capital privado, aparte del de los fundadores, requisito imprescindible para activar la financiación pública y tener futuro empresarial. La Sociedad de Desarrollo de Navarra (Sodena), Inveready, Caja de Ahorros de Navarra y Real de Vellón, todas ellas sociedades de inversión y de capital-riesgo, confiaron e invirtieron en el proyecto. Así pues, a los 2 años de su fundación, ProRetina ha podido iniciar su actividad de desarrollo de una terapia. Por fin podremos responder a la pregunta de si los efectos beneficiosos de la proinsulina en ratón serán reproducibles en humanos sin efectos secundarios indeseables.

Alternativas terapéuticas.

No quiero acabar sin resaltar otro aspecto que he aprendido en estos 9 años. En el curso de Soria se discutía sobre los genes y los procesos celulares implicados en el desarrollo de la enfermedad, y cualquier referencia a terapia era especulativa. En la actualidad hay ensayos clínicos en marcha con terapias neuroprotectoras, con terapia génica de reintroducción del gen sano, y con dispositivos de visión electrónica. Nuevos factores neuroprotectores, la proinsulina entre otros, avanzan hacia el ensayo clínico, así como la terapia celular. En el largo camino del laboratorio a la clínica no se suele ver la meta, pero se llega a ella si se anda lo suficiente.

 

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