Comprender la enfermedad de las vías respiratorias en JEB (2023)

Dieciséis bebés con síntomas de las vías respiratorias se sometieron a pruebas genéticas que mostraron que trece de ellos tenían JEB, dos tenían EBS y uno tenía RDEB. Un gen específico de laminina (LAMA3) tuvo cambios genéticos en diez de los pacientes, lo que sugiere que, aunque las vías respiratorias pueden verse afectadas por otros tipos de EB, este síntoma es más probable si el cambio genético está en LAMA3. Los cambios genéticos en los genes de la laminina impiden que se produzca la proteína laminina y causan síntomas de JEB porque las células de la piel no pueden adherirse adecuadamente sin ella.

Se utilizaron biopsias de las vías respiratorias de cuatro de los pacientes para cultivar células 'EB de las vías respiratorias' en el laboratorio. Los investigadores demostraron que les faltaba la proteína laminina producida a partir del gen LAMA3. En comparación con las células de personas sin EB, las células de la 'EB de las vías respiratorias' eran menos buenas para adherirse a una placa de cultivo celular. La terapia génica se desarrolló para introducir un gen LAMA3 funcional en las células "EB de las vías respiratorias". Cuando las células comenzaron a producir proteínas a partir del nuevo gen, se volvieron tan buenas como las células no EB para adherirse a la placa de cultivo celular.

En el futuro, sería necesario cultivar estas células de manera que los cirujanos pudieran usarlas para reemplazar los fragmentos de las vías respiratorias dañadas en pacientes con EB. Para confirmar que esto es posible, los investigadores practicaron en un modelo, utilizando soportes impresos en 3D para convertir células de las vías respiratorias en injertos y trasplantarlas con éxito.

Esta terapia genética requiere una mayor optimización antes de que pueda ayudar a las personas con síntomas de EB en las vías respiratorias, pero esta investigación muestra que este tipo de tratamiento es posible.

Los resultados de este trabajo se publicaron en 2024: La expresión lentiviral de LAMA3A de tipo salvaje restaura la adhesión celular en las células basales de las vías respiratorias de niños con epidermólisis ampollosa y descrito en un artículo de comentario: De LAMA3 y LAMB3: una nueva terapia genética para la epidermólisis ampollosa. El trabajo también fue cubierto por epidermolysisbullosanews.com en un artículo en lenguaje sencillo: El enfoque de terapia celular y genética es prometedor para los niños con EB.

Se ha utilizado un virus genéticamente modificado para colocar con éxito genes de laminina en células cultivadas a partir de biopsias de pacientes. Este proceso se ha repetido y mejorado para encontrar la mejor manera de introducir el nuevo gen en tantas células como sea posible. Los investigadores pueden demostrar que la proteína laminina se produce en las células de los pacientes después de este tratamiento y que las células se adhieren mejor.

Se han fabricado láminas de proteínas y se ha demostrado que son adecuadas para hacer crecer una capa de células de la piel. Este proceso puede hacer un injerto que será probado para ver si las células sobreviven. Si funciona, se pueden crear injertos de células tratadas del propio paciente.

Líder de investigación:

Sr. Colin Butler, becario otorrinolaringólogo pediátrico / profesor titular honorario, UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, Londres

Colin Butler es un científico clínico especialista en otorrinolaringología en el Hospital Great Ormond Street y tiene un interés especial en el tratamiento de niños con problemas significativos en las vías respiratorias. Ha realizado una beca quirúrgica en esta área y tiene experiencia en el trasplante de piel en las vías respiratorias. Ahora es parte de un equipo que trata a niños que tienen EB que afecta sus vías respiratorias. Su doctorado ha sido en medicina regenerativa y recibió una beca Wellcome para investigar la forma de expandir las células madre adultas de las vías respiratorias hacia terapias epiteliales para las vías respiratorias. Ha publicado extensamente en el campo de las vías respiratorias y ha tenido experiencia en el desarrollo de productos desde el "banco hasta la cama".

Co solicitantes:

Profesor Sam Janes, jefe del Departamento de Investigación Respiratoria de la UCL; Profesor Paolo De Coppi, especialista en neonatología de la UCL – En colaboración con: Dra. Gabriela Petrof, Dra. Anna Martínez, Sr. Richard Hewitt (Otorrinolaringólogo pediátrico, oído, nariz y garganta, GOSH)

“La EB que afecta las vías respiratorias es un fenómeno poco frecuente, pero para los afectados la afección provoca graves problemas respiratorios debido a las cicatrices. Los afectados tienen tubos respiratorios tan pequeños que sería similar a respirar a través de una pajita. Las opciones clínicas son muy limitadas y la única forma de abordar un estrechamiento de las vías respiratorias es dilatarlas con un balón. Si bien la dilatación puede ayudar a aliviar el estrechamiento inmediato, el traumatismo adicional provoca más cicatrices. Esta investigación tiene como objetivo comprender este proceso y desarrollar formas de tratarlo, en particular mediante el desarrollo de nuevas formas de cultivar piel especializada para las vías respiratorias. La esperanza es que al abordar las vías respiratorias, se puedan abordar otras áreas utilizando técnicas similares. Ser capaz de tratar la cicatrización de las vías respiratorias con mucosa implantable para las vías respiratorias, hecha a partir de las propias células del paciente, realmente cambiaría la forma en que podemos tratar esta enfermedad”.

– Dr. Colin Butler

Título de la subvención: Terapia génica y de células epiteliales respiratorias combinadas para la mejora de los síntomas respiratorios en niños con epidermólisis ampollosa juntural (JEB)

La epidermólisis ampollosa (EB) es un trastorno genético en el que los pacientes sufren de tejidos superficiales extremadamente frágiles que se ampollan y cicatrizan dolorosamente con un traumatismo mínimo. Afecta predominantemente la piel externa, sin embargo, la laringe y la tráquea también pueden verse significativamente afectadas. Las opciones de tratamiento para la EB de las vías respiratorias son muy limitadas y, a menudo, las personas afectadas tendrán dificultad para tragar y pueden sufrir un empeoramiento de las dificultades respiratorias debido a la cicatrización de las vías respiratorias. El bloqueo eventual de las vías respiratorias crea la necesidad de una traqueotomía, un procedimiento médico para ayudar a abrir las vías respiratorias. La investigación en esta área ha identificado que los injertos de piel en las vías respiratorias pueden brindar la posibilidad de administrar células de las vías respiratorias con corrección genética para ayudar a proporcionar una cura potencial para la enfermedad de las vías respiratorias en la EB.

El gen en el que se centrará este proyecto es el gen LAMA3, que es el responsable de la proteína laminina. Esta proteína es importante para ayudar a las células a unirse entre sí para fortalecer la piel y otros tejidos que se encuentran en las vías respiratorias, además de participar en el proceso de cicatrización de heridas. El trabajo aquí tiene como objetivo descubrir si una terapia basada en genes puede ayudar a corregir el revestimiento de las vías respiratorias que se ve afectado por la EB. Se utilizarán células de las vías respiratorias y luego se corregirá el gen LAMA fuera del cuerpo y se reintroducirá para ver si esta técnica funcionará para detener la enfermedad de las vías respiratorias.

Los 3 objetivos principales de este proyecto son proporcionar herramientas de laboratorio para modelar la enfermedad de las vías respiratorias por EB, así como utilizar herramientas de edición de genes para corregir el revestimiento de las vías respiratorias afectado por la EB:

Objetivo 1: Entender con mayor profundidad más sobre el epitelio (tejidos) que se ven afectados en las vías respiratorias en la EB juntural;

Objetivo 2: Generación de métodos potenciales para la corrección del gen LAMA3 utilizando vectores virales (virus utilizados como una forma de entregar el gen corregido);

Objetivo 3: Prueba para ver cómo se recibe el tratamiento corregido por el gen LAMA3 en un modelo vivo.

Estos objetivos generales son ayudar a proporcionar datos piloto o preliminares hacia terapias editadas genéticamente para la enfermedad de las vías respiratorias por EB y también generar un recurso poco común de líneas celulares primarias (células especializadas para avanzar en la comprensión científica) para el desarrollo de estrategias de medicina personalizada.

Esta investigación también puede abrir la posibilidad de corregir formas de EB que también afectan otros tejidos del cuerpo, incluido el epitelio de la córnea (ojo) y las membranas mucosas del tracto aerodigestivo (nariz, labios, boca, lengua, garganta, cuerdas vocales y parte superior del cuerpo). parte del esófago y la tráquea).

La capacidad de generar líneas celulares para la enfermedad de las vías respiratorias en la EB utilizando esta técnica también abrirá la perspectiva de pruebas personalizadas de fármacos para la detección masiva de compuestos moleculares pequeños. Esto significa encontrar un tratamiento específico para un individuo utilizando los datos recopilados de esta investigación.

La epidermólisis ampollosa (EB) es un grupo de trastornos genéticos raros de la piel que implica la separación de tejidos con formación de ampollas en diferentes capas de la piel. En un tipo más grave de EB, llamada EB de la unión, algunos pacientes afectados desarrollan problemas en las vías respiratorias además de lesiones cutáneas. La formación de ampollas seguida de cicatrización y engrosamiento ocurre en las vías respiratorias superiores y esto obstruye las vías respiratorias. Incluso después de la eliminación de los tejidos que obstruyen, la vía aérea dañada está sujeta a más lesiones debido a la infección recurrente y, en última instancia, conduce a la estenosis de las vías respiratorias, que puede volverse intratable. La alta tasa de mortalidad de los pacientes con EB y afectación de las vías respiratorias nos ha impulsado a desarrollar un tratamiento. En nuestra cohorte de pacientes en el Great Ormond Street Hospital, identificamos que los pacientes con EB y afectación de las vías respiratorias son portadores predominantemente de mutaciones de ADN en un gen llamado LAMA3. Nuestro grupo ha extraído y cultivado las células de las vías respiratorias de los pacientes en el laboratorio. Se insertó una copia funcional del ADN de LAMA3 en el genoma de estas células. Nuestros resultados mostraron que esta terapia génica puede devolver a las células de los pacientes con EB su función normal en comparación con las células de individuos normales. El siguiente paso de nuestro proyecto será aumentar la eficacia del método de terapia génica y optimizar un método quirúrgico para introducir las células corregidas genéticamente en las vías respiratorias superiores. (Informe de progreso de 2022).

Investigadores del University College London y del Great Ormond Street Hospital for Children (GOSH) recibieron financiación DEBRA para su proyecto que mejora las vidas de los pacientes con EB que sufren dificultades en las vías respiratorias superiores.

En la primera fase de su investigación, los científicos se centraron en comprender las necesidades específicas de los pacientes con EB remitidos al departamento de oído, nariz y garganta de GOSH. El estudio incluyó a 15 pacientes, tanto hombres como mujeres, con una edad promedio de poco más de 9 meses en el momento de la derivación. Entre estos pacientes, se identificaron varios subtipos de EB, siendo la epidermólisis ampollosa simple (JEB-S) la más común. El análisis genético de este grupo de pacientes reveló que nueve de cada 14 pacientes tenían variantes patogénicas en un gen específico, LAMA3, lo que sugiere que este gen tiene una tendencia particular a provocar problemas en las vías respiratorias.

El equipo de investigación estableció con éxito cultivos celulares a partir de biopsias de las vías respiratorias de cuatro pacientes con "EB de las vías respiratorias", lo que les permitió estudiar las células en el laboratorio. Descubrieron que había una falta de expresión del gen LAMA3 y de la proteína en las células en cultivo, y que las células no se adherían a las placas de cultivo de plástico ni a las células de donantes que no eran EB. Esto sugiere que el modelo celular es útil para estudiar más a fondo la EB de las vías respiratorias y podría usarse para probar terapias potenciales.

A partir de los conocimientos adquiridos en el objetivo 1, el equipo de investigación desarrolló vectores lentivirales para administrar LAMA3 a las células epiteliales de las vías respiratorias cultivadas en cultivo celular. La aplicación del vector LAMA3 a las células de pacientes con EB de las vías respiratorias condujo a un aumento significativo en la expresión de proteínas y ARN de LAMA3. Lo más importante es que las células de las vías respiratorias del paciente con EB corregidas mostraron una mejor adhesión celular y fueron comparables a las células de donantes que no eran EB. Este descubrimiento sugiere que la corrección terapéutica de la expresión de LAMA3 podría abordar los defectos de adhesión celular en algunos pacientes con EB de las vías respiratorias.

Para llevar la investigación un paso más allá, los científicos necesitarían poder tomar las células corregidas del cultivo y trasplantarlas nuevamente a las vías respiratorias. Sin embargo, a diferencia de los injertos de piel, actualmente no existe un método quirúrgico que permita que esto suceda manteniendo las vías respiratorias permeables. Como tal, el equipo probó el injerto de células epiteliales utilizando un modelo quirúrgico. Aislaron células basales de las vías respiratorias y las cultivaron en condiciones de cultivo celular similares a las utilizadas anteriormente para los pacientes con EB, luego desarrollaron stents impresos en 3D personalizados diseñados para soportar injertos de células epiteliales traqueales. El análisis posquirúrgico reveló un injerto exitoso de células cultivadas. Es importante destacar que esto abre la puerta a la posibilidad de que las células autólogas manipuladas ex vivo prosperen después del trasplante en un entorno clínicamente relevante.

Los resultados de este estudio ofrecen la esperanza de que en el futuro será posible combinar la terapia celular y la terapia génica para crear una nueva solución para los pacientes con manifestaciones de EB en las vías respiratorias. El progreso logrado en la comprensión de la base genética de la EB de las vías respiratorias, el desarrollo de técnicas de corrección genética y el injerto exitoso de células cultivadas en un modelo animal que es quirúrgicamente similar a los humanos subraya el potencial de las terapias transformadoras. Los próximos pasos de este estudio serán ajustar los vectores lentivirales para que sean adecuados para su uso en pacientes y optimizar aún más la eficiencia y reproducibilidad del trasplante de células.