Enfermedad de Huntington y CRISPR/CAS9: ¿un nuevo abordaje terapéutico?

TRABAJO DE FIN DE GRADO ENFERMEDAD DE HUNTINGTON Y CRISPR/CAS9: ¿UN NUEVO ABORDAJE TERAPÉUTICO? CURSO 2022/2023 ELENA ZAMACOLA SALVA TRABAJO DE FIN DE GRADO (TFG): “ENEFRMEDAD DE HUNTINGTON Y CRISPR/CAS9: ¿UN NUEVO ABORDAJE TERAPÉUTICO?” Autor/a: Elena Zamacola Salva Tutor/a: Pedro Antonio Núñez Abades Departamento de fisiología Área: Fisiología Tipología: Revisión bibliográfica Grado en Farmacia (Universidad de Sevilla) RESUMEN Las enfermedades neurodegenerativas suponen un enorme desafío para la salud mundial y deben ser abordadas debido a sus grandes repercusiones socioeconómicas. Como consecuencia del aumento de la esperanza de vida y del envejecimiento de la población se estima que, en un futuro próximo, estas enfermedades se convertirán en la segunda causa de muerte a nivel global. Se ha realizado una revisión bibliográfica a través de la recopilación y redacción de información actual acerca de la anatomía de los ganglios basales, sus conexiones y funciones, con el enfoque específico en la enfermedad de Huntington (EH). En la sección de resultados y discusión se ofrece una explicación detallada acerca de la EH, abordando aspectos patogénicos, genéticos, manifestaciones clínicas y tratamiento. La EH es un trastorno neurodegenerativo autosómico dominante causado por la expansión del triplete CAG en el gen huntingtina. La repetición de esta secuencia codifica una proteína huntingtina mutada, la cual es responsable de la degeneración neuronal debido a una ganancia de función tóxica. La EH se caracteriza por la pérdida selectiva de las neuronas del estriado, produciendo una triada de síntomas motores, cognitivos y psiquiátricos. Además, en esta sección se incluyen estudios realizados que demuestran el potencial de la tecnología CRISPR/Cas9 como posible terapia para el tratamiento de la EH. Como conclusión en la revisión, destaca que, a pesar de los prometedores resultados de la aplicación del sistema CRISPR/Cas9 en modelos animales, se hace evidente la necesidad de mayor investigación para su posible aplicación en seres humanos. Este sistema presenta un elevado potencial para ser utilizado en otras enfermedades neurodegenerativas, con el principal objetivo de encontrar una terapia eficaz que permita reducir la prevalencia de este tipo de enfermedades. Palabras clave: ganglios basales, enfermedades neurodegenerativas, enfermedad de Huntington, autosómica dominante, sistema CRISPR/Cas9. ÍNDICE 1) INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 1 1.1. Anatomía de los ganglios basales .................................................................................. 2 1.2. Jerarquía del control motor ........................................................................................... 4 1.2.1. Vías medulares descendentes ............................................................................... 5 1.2.2. Corteza motora ..................................................................................................... 6 1.2.3. Ganglios basales .................................................................................................... 7 1.2.3.1. Conexiones de los ganglios basales ................................................................... 9 1.2.3.3. Funciones de los ganglios basales ............................................................... 13 2) OBJETIVOS ........................................................................................................................... 14 3) MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................................... 14 4) RESULTADOS Y DISCUSIÓN .................................................................................................. 15 4.1. La enfermedad de Huntington .................................................................................... 15 4.1.1. Historia y epidemiología ...................................................................................... 15 4.1.2. Huntingtina: estructura y funciones .................................................................... 17 4.1.3. Genética de la enfermedad de Huntington ......................................................... 19 4.1.4. Patogenicidad de la huntingtina mutada (mHTT) ............................................... 21 4.1.4.1. Excitotoxicidad ............................................................................................. 22 4.1.4.2. Disfunción mitocondrial y estrés oxidativo ................................................. 22 4.1.4.3. Disfunción dopaminérgica ........................................................................... 23 4.1.4.4. Alteración de la autofagia y sistema ubiquitina proteasoma ...................... 23 4.1.4.5. Alteración de la transcripción de BDNF ....................................................... 24 4.1.4.6. Neurodegeneración selectiva ...................................................................... 24 4.1.5. Manifestaciones clínicas de la EH ........................................................................ 25 4.1.5.1. Trastornos motores ..................................................................................... 25 4.1.5.2. Trastornos psiquiátricos .............................................................................. 26 4.1.5.3. Trastornos cognitivos ................................................................................... 27 4.1.6. Tratamiento farmacológico de la EH ................................................................... 28 4.1.6.1. Síntomas motores........................................................................................ 28 4.1.6.2. Síntomas no motores .................................................................................. 29 4.1.7. Tratamiento no farmacológico de la EH .............................................................. 30 4.2. Posibles terapias futuras para la EH: el sistema CRISPR/Cas9 ..................................... 30 5) CONCLUSIONES ................................................................................................................... 34 6) BIBILIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 35 1 1) INTRODUCCIÓN Según la OMS, en el año 2040 las enfermedades neurodegenerativas serán la segunda causa de muerte a nivel mundial como consecuencia del envejecimiento de la población. El tratamiento farmacológico empleado en estas enfermedades supone un gasto muy elevado, por lo que se está destinando mayor presupuesto a la investigación de estas patologías con el objetivo de desarrollar nuevas terapias que permitan curar o ralentizar su progreso (Gómez, 2022). Además, a la falta de datos precisos sobre la etiología de estas enfermedades, se suma la elevada prevalencia y mortalidad que presentan, lo que ha hecho que, en la última década, se hayan visto aumentados los estudios e investigaciones acerca de dichas patologías (Salamanca, 2001). Según datos de la Sociedad Española de Neurología (SEN), en España, entre 120.000 y 150.000 personas padecen Parkinson, alrededor de 800.000 personas padecen de Alzheimer y unas 700 personas cada año en nuestro país empiezan a desarrollar síntomas de ELA. En cuanto a la enfermedad de Huntington (EH), los datos de prevalencia en España son bastante limitados, pero se estima que esta patología afecta a 2.7 personas por cada 100.000 habitantes (Cáffaro y Salom, 2017). La Fundación Centro de Investigación de Enfermedades Neurológicas (CIEN) define las enfermedades neurodegenerativas como aquellas patologías que afectan principalmente al sistema nervioso, cuya principal consecuencia es la muerte neuronal. Estas patologías pueden ser de carácter hereditario o adquirido, pero independientemente de su causa, todas son caracterizadas por un deterioro progresivo a nivel del sistema nervioso central (SNC) (Fundación CIEN, 2021). Muchas de las enfermedades neurodegenerativas poseen un patrón común, caracterizado por un empeoramiento progresivo de la sintomatología debido a la formación y acumulación de agregados proteicos a nivel extracelular o intracelular, provocando la muerte celular. A pesar de las aparentes semejanzas entre estas patologías, cabe que señalar que cada enfermedad presenta su propia sintomatología como consecuencia de las distintas áreas del sistema nervioso que pueden verse afectadas en cada de una de ellas (Rodríguez et al., 2016). Las causas exactas de este tipo de enfermedades no son del todo conocidas, pero se han establecido diversos factores de riesgo. La edad es el principal factor de riesgo (Armstrong, 2020) y, a medida que la población envejece y aumenta la esperanza de vida, se espera un incremento de la incidencia de estas enfermedades en el futuro (Culig et al., 2022). Otros factores de riesgo 2 que intervienen en el desarrollo de estas enfermedades son los defectos genéticos y la contaminación del aire (Martínez et al., 2010) Las enfermedades neurodegenerativas suponen un problema de salud que afecta a nivel mundial, por lo que deben ser tratadas debido a su gran impacto socioeconómico (Garcés et al., 2016). Al tratarse de patologías crónicas, los pacientes sufren un empeoramiento progresivo de los síntomas conforme avanza la enfermedad, lo que supone un deterioro tanto físico como psíquico para ellos, así como para sus familiares o cuidadores (Sáenz y Larumbe, 2001). Estas enfermedades también generan repercusiones económicas como consecuencia de la asistencia sanitaria continuada que requieren estos pacientes. Normalmente, estas repercusiones económicas y sociales suelen ir de la mano, debido a que el impacto psicológico al que se ven sometido tanto los pacientes como sus familiares puede verse aumentado como consecuencia del gasto económico relacionado con la enfermedad (Garcés et al., 2016). El desarrollo de la genética molecular ha sido un punto de inflexión en el estudio de las enfermedades neurodegenerativas, ya que ha permitido detectar genes que codifican proteínas expresadas en neuronas implicadas en procesos neurodegenerativos. El estudio genético de familiares afectados por este tipo de enfermedades nos ha permitido entender las bases genéticas de estas patologías, además de demostrar el carácter hereditario de la mayoría de ellas, como es el caso de la enfermedad de Huntington. Todos estos avances, además de las líneas de investigación que se están llevando en todo el mundo, están permitiendo obtener respuestas a muchas de las cuestiones necesarias para abordar este tipo de enfermedades (Segovia, 2002). 1.1. Anatomía de los ganglios basales Las manifestaciones clínicas de la EH son el resultado de una degeneración progresiva de las neuronas del cuerpo estriado. Éste, junto a otras estructuras componen los llamados ganglios basales (Cattaneo et al., 2002). El término núcleos basales hace referencia a un conjunto de masas celulares localizadas en la base del telencéfalo (Juan et al., 2019). Desde un punto de vista anatómico, están constituidos por el núcleo caudado, putamen, globo pálido (GP), núcleo subtalámico (NST) y sustancia negra (SN) (Nieuwenhuys et al., 2009) (Figura 1). En primer lugar, el cuerpo estriado se encuentra localizado en la parte exterior del tálamo (Snell, 2007) y presenta un gran tamaño respecto a las demás estructuras que ponen los núcleos de la base. El núcleo estriado puede ser subdivido en el estriado dorsal, formado por el caudado y putamen, y en el estriado ventral, formado por el núcleo accumbens (Ávila y Bueno, 2014). 3 Figura 1: Principales componentes de los ganglios basales (Derrickson, 2018) El núcleo caudado está compuesto por sustancia gris y posee un aspecto similar a la letra C. Además, se encuentra en directo contacto con el ventrículo lateral (Juan et al., 2019). El caudado puede dividirse en tres partes, cabeza, cuerpo y cola (Snell, 2007), siendo la primera de ellas la de mayor volumen (Juan et al., 2019). La cabeza está continuada por un cuerpo de aspecto arqueado y de longitud intermedia, que desemboca en una larga cola localizada en el lóbulo temporal. La parte final de la cola finaliza en la proximidad del núcleo amigdalino (Nieuwenhuys et al., 2009) (Figura 2). En los seres humanos, existen una gran cantidad de fibras nerviosas blancas que penetran en el cuerpo estriado y que, al unirse entre ellas forman la llamada cápsula interna o corona radiata (Nieuwenhuys et al., 2009). Las fibras blancas que componen la cápsula interna al atravesar estos núcleos grises le dan un aspecto estriado o radiado, de ahí que reciba el nombre de cuerpo o núcleo estriado (Buffone y Dalto, 2013). La cápsula interna divide el cuerpo estriado en el núcleo caudado, localizado alrededor de los ventrículos, y en el putamen, cuya localización es más superficial respecto al anterior (Nieuwenhuys et al., 2009). El putamen se encuentra próximo al núcleo caudado, en su zona lateral y, junto con el globo pálido, forma el núcleo lenticular. El putamen es la zona más externa y el globo pálido la más interna de este núcleo (Figura 1). Estas dos últimas estructuras se encuentran separadas por la lámina medular externa (Nieuwenhuys et al., 2009). Por otro lado, el globo pálido es una estructura formada por sustancia gris y está compuesto por dos núcleos: el globo pálido interno (GPi) y el externo (GPe), separados por la lámina medular interna (Nieuwenhuys et al., 2009). El GPi y el GPe proyectan y reciben proyecciones diferentes, de modo que sus funciones también lo son (Juan et al., 2019). El núcleo lenticular posee forma biconvexa y presenta sustancia blanca de la cápsula interna y externa a su alrededor (Juan et al., 2019). Como se ha mencionado anteriormente, el brazo anterior de la cápsula interna separa el núcleo caudado del putamen. Además, el brazo posterior 4 de la cápsula interna se encuentra entre el núcleo lenticular y el tálamo (Nieuwenhuys et al., 2009). Asimismo, este núcleo presenta en su zona lateral una capa fina de sustancia blanca, la cual recibe el nombre de cápsula externa. La función de ésta última consiste en separar el núcleo lenticular de una capa de sustancia gris que recibe el nombre de claustro, cuya función es desconocida (Snell, 2007). Una vez definida la anatomía fisiológica del núcleo caudado, putamen y globo pálido, se describirán otras estructuras que también componen los núcleos de la base: la sustancia negra (SN) y el núcleo subtalámico (NST) (Nieuwenhuys et al., 2009) (Figuras 1 y 2). En primer lugar, la SN está localizada en el mesencéfalo y se puede dividir en una porción compacta dorsal o pars compacta (SNc) y en una porción reticular ventral o pars reticulata (SNr) (Juan et al., 2019). Esta división es consecuencia de las diferentes células que forman ambas porciones (Nieuwenhuys et al., 2009). La SNr y la SNc proyectan y reciben proyecciones de estructuras distintas, de modo que los neurotransmisores liberados en sus proyecciones también lo son (Ávila y Bueno, 2014). Por otro lado, el NST está localizado en la zona caudal del hipotálamo. (Nieuwenhuys et al., 2009). Figura 2: Anatomía básica de los principales componentes de los ganglios basales. Modificado de (Serrano, 2023). 1.2. Jerarquía del control motor Son múltiples las estructuras implicadas en el sistema motor, es por este motivo por el cual se ha establecido una jerarquía formada por tres niveles (Tabla 1). Es evidente que estos niveles se encuentran relacionados y trabajan de forma conjunta para que la elaboración de nuestros movimientos se lleve a cabo en condiciones óptimas (Bear et al., 2003). Tabla 1: Organización jerárquica del control motor. Estructuras y funciones de sus componentes. Modificado de (Bear et al., 2003). 5 NIVELES ESTRUCTURAS FUNCIÓN Superior Ganglios basales, área premotora y área motora suplementaria Planificación del movimiento Intermedio Corteza motora y cerebelo Dirección del movimiento Inferior Tronco cerebral y médula espinal Elaboración del movimiento 1.2.1. Vías medulares descendentes El nivel de jerarquía más bajo en el control motor está compuesto por la médula espinal. Existe una clara comunicación entre nuestro cerebro y la médula espinal a través de las vías medulares descendentes (Bear et al., 2003). Estos tractos pueden ser divididos en dos vías, la vía lateral (Tabla 2) y la vía ventromedial (Tabla 3) según su localización en la médula espinal (Domínguez, 2013). Tabla 2: Vías medulares descendentes. Vía lateral. Origen y función. Elaboración propia. VÍA LATERAL TRACTOS ORIGEN Y CARACTERÍSTICAS FUNCIÓN Corticoespinal lateral Neocorteza. La mayoría de sus axones se originan en la corteza motora. Gran longitud respecto a los demás tractos. El 90% de las fibras corticoespinales se cruzan en la decusación piramidal, formando el fascículo lateral. El 10% no se cruza, formando el fascículo ventral o anterior. Movimiento de las manos, brazos y dedos Corticoespinal ventral o anterior Mantenimiento de la musculatura y locomoción Rubroespinal Núcleo rojo del mesencéfalo. Recibe aferencias de la corteza motora y cerebelo Control muscular de manos y antebrazos Tabla 3: Vías medulares descendentes. Vía ventromedial. Origen y función. Elaboración propia. VÍA VENTROMEDIAL TRACTOS ORIGEN Y CARACTERÍSTICAS FUNCIÓN Tectoespinal Colículo superior del mesencéfalo. Recibe aferencias de la retina y corteza visual Orientación de la cabeza y ojos hacia estímulos visuales 12 et al., 2009). Por otro lado, la activación cortical en la vía indirecta inhibe los movimientos que no deseamos realizar (Álvarez et al., 2001) debido a una disminución de las eferencias talamocorticales, lo que se ha denominado retroalimentación negativa (Nieuwenhuys et al., 2009). La siguiente cuestión que necesita ser tratada es cómo fluye la información en el interior de los ganglios basales. El flujo de información través de los núcleos de la base procedente de la corteza cerebral está mediada en el estriado por fibras dopaminérgicas originadas en la sustancia negra (Nieuwenhuys et al., 2009). La dopamina es crucial para el funcionamiento de los núcleos de la base y es liberada por las neuronas de la SNc hacia las NEMs (Fernández et al., 2005). Su participación en el movimiento, comportamiento y aprendizaje hace que su presencia en el cuerpo estriado sea fundamental. Las alteraciones en la transmisión dopaminérgica contribuyen al mecanismo patológico de la EH. Como se mencionó anteriormente, en esta patología existe una degeneración del estriado de forma que, al recibir aportes mediados por dopamina, pueden verse alterados los niveles de dicho neurotransmisor, así como de sus receptores. Como consecuencia de la degeneración estriatal, la actividad dopaminérgica se ve reducida (Koch y Raymond, 2019). La dopamina se caracteriza por su carácter dual, ya que tiene una influencia inhibitoria sobre los receptores D2 en la vía indirecta y excitatoria sobre los receptores D1 de la vía directa (Álvarez et al., 2001). Ambos receptores participan en la transmisión a través de los circuitos descritos, pero actúan de forma contraria, es decir, el papel de la dopamina es dependiente del circuito en el que participe (Nieuwenhuys et al., 2009). En la EH se ha demostrado una reducción del suministro de dopamina, lo que ocasiona una alteración de las NEMs, dando lugar a los trastornos característicos de la enfermedad (Ávila y Luna, 2014). 1.2.3.2. Circuitos funcionales de los ganglios de la base Las conexiones corteza-ganglios basales-corteza forman un sistema cerrado constituido por diversas asas o circuitos paralelos (Nieuwenhuys et al., 2009). Desde un punto de vista funcional, se han establecido cuatro circuitos según su sitio de origen: motor, asociativo o cognitivo, límbico (Ospina et al., 2017) y oculomotor (Fernández et al., 2005). Se describirán aquellos más relevantes. El circuito motor tiene su origen en la corteza motora primaria, área premotora, área motora suplementaria y corteza somatosensorial. Tras recorrer los ganglios basales, regresa hacia el área motora suplementaria (Fernández et al., 2005). Su función se ha relacionado con conductas habituales y automáticas (Ospina et al., 2017), siendo esencial para programar, iniciar y ejecutar 13 los movimientos (Álvarez et al., 2001). La lesión de este circuito produce síntomas como acinesia y bradicinesia (Fernández et al., 2005). El circuito cognitivo o asociativo incluye dos circuitos, el circuito prefrontal dorsolateral y el circuito orbitofrontal lateral (Álvarez et al., 2001). El circuito prefrontal dorsolateral presenta su origen en la región prefrontal dorsolateral de la corteza cerebral (Nieuwenhuys et al., 2009) e interviene en la memoria espacial (Álvarez et al., 2001) y en el aprendizaje de tareas (Nieuwenhuys et al., 2009). Una lesión de este circuito se traduce en problemas de organización y memoria de trabajo. Por otro lado, el circuito orbitofrontal lateral está implicado en procesos cognitivos y presenta su origen en la corteza prefrontal, concretamente en su zona inferior y lateral (Fernández et al., 2005). Este circuito es fundamental para la adaptación de la conducta (Álvarez et al., 2001) e interviene en la empatía, personalidad, socialización y restricción de impulsos (Fernández et al., 2005). El último circuito funcional de los ganglios de la base es el circuito límbico. Este circuito tiene su origen en la región del cíngulo anterior (Fernández et al., 2005) e interviene en las conductas motivacionales, afectivas y emocionales (Álvarez et al., 2001). La alteración de este circuito puede producir apatía y falta de iniciativa (Fernández et al., 2005). La existencia de estos circuitos paralelos permite a los ganglios basales participar y modificar aquellas tareas propias de los lóbulos frontales, en particular, funciones emocionales, cognitivas y motoras (Deus et al., 1996). 1.2.3.3. Funciones de los ganglios basales Para comprender el papel de los ganglios de la base en la EH, es necesario definir sus principales funciones. Los núcleos de la base intervienen en el control motor, así como en actividades cognitivas, asociativas y somatosensoriales (Ospina et al., 2017). En relación con el control motor del movimiento, la principal función de los ganglios basales reside en regular los movimientos de carácter voluntario e involuntario, es decir, facilitar aquellos movimientos que se quieren realizar e inhibir los movimientos que no deben ser ejecutados. Este control es llevado a cabo a través de las vías directas e indirectas, las cuales se encargan de seleccionar los movimientos deseados y de inhibir aquellos no deseados (Álvarez et al., 2001). Durante años, se consideró que los ganglios basales participaban exclusivamente en el control del movimiento, pero gracias a los estudios realizados en los últimos tiempos, se ha podido comprender que también desempeñan un papel actividades no motoras, tales como procesos cognitivos, así como en el aprendizaje y emociones (Ospina et al., 2017). 14 De los circuitos funcionales que componen el sistema de asas paralelas de los ganglios basales, es importante destacar el circuito orbitofrontal lateral. Este circuito se extiende desde la corteza prefrontal hacia el caudado ventromedial, para proyectar hacia el GPi y SNr, y finalmente regresar a la corteza a través del tálamo (Martínez, 2020). Este circuito puede verse alterado debido a una lesión en el caudado ventromedial, lo que produciría alteraciones en la personalidad, tales como irritabilidad e impulsividad. Estos síntomas son propios de las etapas más tempranas de la EH (Fernández et al., 2005). Además de estos síntomas, la alteración de este circuito se ha relacionado con síntomas conductuales como la apatía (Martínez, 2020), depresión, ansiedad y psicosis (Ospina et al., 2017). Todas estas manifestaciones resultantes de la alteración de este circuito ponen de manifiesto el papel de los ganglios basales en funciones tanto cognitivas, como emocionales, y no exclusivamente motoras (Arroyave y Riveros, 2006). 2) OBJETIVOS • Recopilación de los conocimientos adquiridos acerca de los ganglios basales, incluyendo su anatomía, los circuitos existentes y sus diversas funciones en el sistema nervioso central. • Actualización de los conocimientos obtenidos sobre la enfermedad de Huntington. • Recopilación de información sobre las aplicaciones con mayor éxito de la tecnología CRISPR/Cas9 en la enfermedad de Huntington. 3) MATERIALES Y MÉTODOS En primer lugar, se llevó a cabo una búsqueda general de información introduciendo en el motor de búsqueda Google Scholar palabras clave como "enfermedad neurodegenerativa", "enfermedad de Huntington" y "ganglios basales". Los documentos encontrados sirvieron para obtener una información generalizada de la enfermedad, para posteriormente profundizar en la misma. Tras realizar el esquema de elaboración, se procede a redactar la información. Para el conocimiento de la anatomía básica de los ganglios basales, ha sido fundamental el uso de dos libros, los cuales se encuentran disponibles en CRAI Antonio de Ulloa de la Universidad de Sevilla, en la sección de fisiología humana. Además, ambos ejemplares fueron de gran utilidad para la comprensión del funcionamiento de los ganglios basales, así como de sus conexiones. Los libros usados se corresponden con: • Snell RS. Neuroanatomía Clínica. 6ª ed. España: Editorial Médica Panamericana; 2007. 15 • Nieuwenhuys R, Voogd J, Van Huijzen C. El Sistema Nervioso Central Humano. 4ª ed. España: Editorial Médica Panamericana; 2009. Además de los libros mencionados, fue de gran utilidad el uso de otro ejemplar disponible, al igual que los anteriores, en CRAI Antonio de Ulloa de la Universidad de Sevilla, también localizado en la sección de fisiología humana. Este libro sirvió para la comprensión del control motor del movimiento, junto con el apoyo de los libros mencionados anteriormente. Éste se corresponde con: • Bear MF, Connors BW, Paradiso MA. Neurociencia: Explorando el cerebro. 4ª Ed. España: Masson; 2003. Los tres libros fueron de gran utilidad, ya que suponen una excelente fuente de información para el conocimiento y compresión de los núcleos de la base. Posteriormente, se llevó a cabo una búsqueda general de información sobre la enfermedad de Huntington en dos bases de datos fundamentales, las cuales han permitido recopilar información relevante y de actualidad. Estas son: • Google Scholar: https://scholar.google.es/ • Pubmed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ Esta búsqueda se hizo tanto en español como en inglés, acotando el periodo de publicación según la información necesaria, priorizando los artículos más actuales. Ambas fuentes de información han permitido la recopilación de revistas fundamentales para la compresión y posterior redacción de datos de interés sobre la enfermedad de Huntington. Adicionalmente, los datos de prevalencia de la enfermedad fueron proporcionados por la Asociación Corea de Huntington Española, gracias al contacto con dicha institución mediante correo electrónico ([email protected]). Esta asociación me proporcionó documentos de utilidad para la obtención de dichos datos. 4) RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1. La enfermedad de Huntington 4.1.1. Historia y epidemiología La EH debe su nombre al médico norteamericano George Huntington (Martínez, 2019), quien en 1872 describió una forma de corea de carácter hereditario (Arroyave y Riveros, 2006). George no fue el primero en describir esta enfermedad, pero su estudio y descripción de ésta fue tan 16 completa y detallada (Martínez, 2019) que ha permitido reconocerle como una figura importante en el descubrimiento de esta enfermedad (Cubo, 2016). Para la investigación de dicha patología, observó junto a su padre y abuelo a una familia (Martínez, 2019), cuyos miembros presentaban movimientos descoordinados (Cattaneo et al., 2002). La presencia de movimientos anormales en los afectados por la enfermedad llevó a George a denominar dicha patología bajo el término de “corea” (Parra et al., 2016). Este término, de origen griego, significa danza o baile (Rodríguez et al., 2013), y fue utilizado para hacer referencia a todo tipo de movimientos arrítmicos e involuntarios debido a la apariencia de danza de estos (Parra et al., 2016). Esta enfermedad también fue conocida durante muchos años como ‘’baile o mal de San Vito’’ (Cabrera, 2016). Hoy en día, se prefiere utilizar el término de enfermedad en lugar de Corea de Huntington, ya que no todos los pacientes afectados por la enfermedad manifiestan corea (Arango et al., 2003). Además, George Huntington explicó la naturaleza hereditaria de la enfermedad y muchos de sus síntomas neurológicos (Arroyave y Riveros, 2006). Por otro lado, asoció la enfermedad a la edad adulta y estableció una relación directa entre el paso del tiempo y el empeoramiento de los síntomas. George también señaló el frecuente suicidio y la elevada tasa de mortalidad de aquellos que no eran tratados (Cubo, 2016). El descubrimiento del gen responsable de la enfermedad fue resultado de numerosas expediciones realizadas a Maracaibo (Venezuela) a partir de 1979, debido a la alta prevalencia de la enfermedad en esa zona. Gracias a los múltiples estudios que se realizaron, se pudo identificar el primer locus en 1983 y, en 1993, se descubrió el gen responsable de la enfermedad (Cubo, 2016). Determinar el origen de esta patología no es algo sencillo, ya que hoy en día se ven afectadas personas de todo el mundo. El estudio del árbol genealógico de los primeros pacientes con EH y de sus familiares, ha permitido determinar el origen de la EH en Inglaterra (Cantú y Montes, 2018), Alemania, Noruega e Irlanda (Cubo, 2016). Además, se ha establecido que su expansión a Estados Unidos en el siglo XVI fue consecuencia de la migración desde dichos países (Cantú y Montes, 2018). La EH es de distribución mundial y afecta por igual a hombres y a mujeres, sin existir evidencias de que la mutación tenga mayor predisposición por género en su aparición (Martínez, 2019). Al igual que muchas enfermedades, su frecuencia depende de la herencia, mutación, migración, tamaño poblacional y endogamia (Martínez, 2019). La prevalencia de esta enfermedad se ha estimado a nivel mundial en 2.71 por 100.000 habitantes (Cáffaro y Salom, 2017). 17 4.1.2. Huntingtina: estructura y funciones La EH es el trastorno neurodegenerativo autosómico dominante más frecuente. Esta enfermedad es consecuencia de la expansión de la repetición del triplete CAG en el primer exón del gen huntingtina (HTT), codificando una proteína huntingtina mutada (mHTT). Esta patología es el resultado de una ganancia de función tóxica de la proteína mHTT (Tabrizi et al., 2022). El gen HTT se encuentra localizado en el brazo corto del cromosoma 4 (Barazorda, 2013), en el locus 4p16.3 (Figura 4) y está compuesto por 67 exones con una longitud de 170 kb, dando lugar a la proteína HTT de 358 kDa (Rosales y Barros, 2007) y 3144 aminoácidos (Barazorda, 2013). Figura 4: Localización del gen HTT en el brazo corto del cromosoma 4 (Barazorda, 2013). La expansión del triplete CAG codifica para una larga secuencia de glutamina, formando un segmento denominado poliglutamina (poliQ) en el extremo N-terminal de la proteína. Esta alteración produce un plegamiento incorrecto de la mHTT, la cual se acumula en las células cerebrales (Tabrizi et al, 2022). La EH pertenece a un grupo de enfermedades denominadas enfermedades poliglutamínicas (poliQ), caracterizadas por la expansión del triplete CAG en un determinado gen produciendo proteínas tóxicas (Barazorda, 2013). La secuencia de poliQ está localizada próxima al extremo N-terminal de la proteína y, en personas sanas, presenta hasta 35 residuos del aminoácido glutamina (Barazorda, 2013). La cadena de poliQ está localizada entre una secuencia compuesta por 17 aminoácidos (N17) y una región rica en prolina (poliP), la cual inhibe la tendencia de la proteína a la agregación (Urbanek et al., 2020) (Figura 5). Los primeros 17 aminoácidos N-terminales componen un dominio de unión a la membrana, que permite a la HTT unirse diversos orgánulos (Jurcau, 2022). Además, esta proteína contiene unas secuencias que reciben el nombre de HEAT (huntingtin, elongation factor 3, protein phosphatase 2A, TOR1), las cuales son importantes para la interacción con otras proteínas (Jiménez et al., 2017). Los 17 aminoácidos del extremo N-terminal son especialmente propensos a sufrir modificaciones postraduccionales, como fosforilación y acetilación. Además, la HTT puede sufrir ubiquitinación en los residuos de lisina localizados en el extremo N-terminal, con el objetivo de ser degradada por el proteasoma. Estos residuos también pueden sufrir acetilación, lo que dirige 18 a la proteína hacia la degradación por autofagosomas. La fosforilación de los residuos de serina ha demostrado tener un efecto neuroprotector (Figura 5) (Jurcau, 2022). Figura 5: Representación de la estructura de la HTT. El cuadro rojo corresponde al segmento de poliQ en pacientes sanos. El cuadro amarillo y naranja se corresponden con la región poliP y el dominio rico en serinas, respectivamente. La flecha azul señala la zona de ubiquitinación. Las flechas rojas señalan las zonas con mayor susceptibilidad a la acción de caspasas, mientras que las negras señalan aquellos puntos susceptibles a la fosforilación. La escala inferior representa el número de aminoácidos. (Torres, 2007). La HTT es una proteína ubicua, es decir, se encuentra expresada en la mayor parte de las células de los mamíferos y humanos, alcanzando las mayores concentraciones en el cerebro (Rosales y Barros, 2007). Las zonas del cerebro donde existen niveles más elevados de la proteína son la corteza cerebral y cerebelosa, hipocampo y núcleo estriado (Torres, 2007). En el interior celular, la HTT predomina en el citoplasma (Eileeng et al., 2022) y se asocia a varios orgánulos, como el retículo endoplásmico, complejo de Golgi (Barazorda, 2013), vesículas, mitocondrias (Torres, 2007), microtúbulos y membranas (Cisbani y Cicchetti, 2012). Además, esta proteína puede asociarse a dendritas, terminales nerviosas neuronales (Tasset et al., 2009), axones y citoesqueleto del soma (Torres, 2007). A pesar de su expresión principalmente citoplasmática, también puede encontrarse en el núcleo (Barazorda, 2013). La HTT interacciona con diversas proteínas, lo explica su participación en múltiples funciones. Entre estas proteínas se encuentra la HAP1 (Huntingtin-associated protein 1), la cual interacciona con la dinactina, participando en el transporte intracelular. La proteína HIP1 (Huntingtininteracting protein 1) interacciona con la HTT, relacionándose con el ensamblaje del citoesqueleto y desarrollo de las dendritas. Por otro lado, interacciona con ADAM10, una proteasa transmembrana, siendo fundamental en la sinapsis. Además, la HTT interacciona con el factor de transcripción silenciador del elemento represor 1/factor neuronal restrictivo (REST/NRSF), regulando la expresión del factor neurotrófico restrictivo del cerebro (BDBF) (Jurcau, 2022). 19 A pesar de que la función exacta de la proteína HTT no está del todo definida, se ha asociado a diversas funciones, entre ellas el tráfico intracelular, movimiento celular, autofagia, regulación de la transcripción y supervivencia celular (Fields et al., 2021). Además, se ha asociado al desarrollo embrionario, transporte axonal y actividad sináptica (Jurcau, 2022). Por otro lado, la HTT protege a las células de la apoptosis mediante el bloqueo de las caspasas 3 y 9, inhibiendo la formación del apoptosoma. La HTT activa vías de supervivencia celular e interviene en la regulación de la transcripción debido a su localización nuclear. Son múltiples los factores de transcripción que pueden interactuar con la forma mutada y salvaje de la proteína, sin embargo, las interacciones con ésta última son menos conocidas. Cuando la HTT se encuentra en el citoplasma, secuestra al REST/NRSF (Jiménez et al.,2017) reduciendo su disponibilidad, evitando así su traslado al núcleo y la posterior activación del elemento silenciador en el promotor del gen BDNF. Como consecuencia, se favorece la trascripción este gen (Jurcau, 2022). La forma salvaje de la proteína HTT interviene en el transporte axonal y de vesículas. Para que el transporte axonal sea óptimo, se requieren proteínas motoras, microtúbulos y energía en forma de ATP procedente de las mitocondrias. Las dos proteínas motoras que intervienen en este proceso son la kinesina y la dineína, participando en el transporte anterógrado y retrógrado, respectivamente (Jurcau, 2022). La unión de la HTT a la HAP1 regula el ensamblaje de la dinactina, dineína y kinesina 1 en el complejo motor responsable del transporte de vesículas. Sin embargo, la mHTT inhibe la interacción de las proteínas motoras con los microtúbulos, afectando al transporte vesicular a lo largo del axón (Kim et al., 2021). Además de las funciones mencionadas, la HTT interviene en la actividad sináptica. ADAM10 es una proteasa transmembrana con capacidad de unión a la HTT. Ambas proteínas interaccionan con la llamada proteína adaptadora de clatrina 2 (AP-2). La proteína salvaje remite reclutar la AP-2 a la membrana presináptica. Sin embargo, la mHTT produce una alteración en el reciclaje de vesículas sinápticas mediado por clatrina. Además de las funciones mencionadas, la forma salvaje de la HTT se ha asociado a procesos de exocitosis a través de la interacción con diversas proteínas (Jurcau, 2022). 4.1.3. Genética de la enfermedad de Huntington En individuos sanos, el número de repeticiones CAG es menor a 27, mientras que la presencia de un número de repeticiones superior a 40 es indicador de la enfermedad (Rodríguez et al., 2022). El número de tripletes no es constante, ya que existe una variabilidad en el número de repeticiones entre individuos. Se ha establecido una relación entre el número de repeticiones 20 CAG y la edad de inicio de los síntomas, así como con la gravedad de estos. De modo que, a mayor número de repeticiones del triplete CAG, mayor gravedad de los síntomas y menor edad de inicio de estos (Rodríguez et al., 2013). Es importante destacar el hecho de que esta relación no es absoluta, ya que solo explica el 60% de los casos, ya que los factores genéticos y ambientales también pueden contribuir a la gravedad y progresión de la enfermedad (Rodríguez et al., 2022). Como consecuencia de la variabilidad en el número de repeticiones del triplete CAG, el Laboratory Committe by the Huntington Disease Working Group propuso una clasificación según el número de repeticiones (Tabla 7) (Rodríguez et al., 2013). Son considerados alelos normales aquellos que presentan un número de repeticiones inferior o igual a 26, siendo más comunes los alelos de 17-19 repeticiones (Rodríguez et al., 2013). Por otro lado, un número de repeticiones situado entre 27 y 35, son considerados alelos intermedios, o normales mutables (Rodríguez et al., 2013). En este caso, el individuo no presenta síntomas, pero su descendencia podría desarrollar la enfermedad si el portador de dichos alelos es de género masculino (Martínez, 2019). Este hecho es consecuencia de la mayor inestabilidad presente en la espermatogénesis sobre la ovogénesis (Tasset et al., 2009), presentando mayor riesgo de expansión y, por lo tanto, de desarrollar la enfermedad cuando el portador del alelo mutado es el padre (Cascante, 2018). Los alelos que presentan entre 36-39 repeticiones reciben el nombre de alelos con penetrancia reducida o incompleta (Rodríguez et al., 2013). Los individuos que presentan este tipo de alelos pueden presentar o no síntomas de la enfermedad, pudiendo ser transmitida a la descendencia (Martínez, 2019). Estas personas suelen desarrollar la enfermedad en edades más avanzadas (Martínez, 2020). Por otro lado, los alelos con un número superior o igual a 40 repeticiones reciben el nombre de alelos con penetrancia completa (Rodríguez et al., 2013). Los individuos con este tipo de alelos desarrollarán inevitablemente la EH (Martínez, 2020), con una aparición de los síntomas entre los 30 y los 50 años (Cabrera, 2016). Por último, un número de repeticiones superior a 60 se ha asociado a una forma precoz o juvenil de la enfermedad (Cascante, 2018), con un inicio de los síntomas antes de los 20 años (Tasset et al., 2009). Tabla 7: Clasificación del número de repeticiones del triplete CAG, riesgo en el individuo y en la descendencia. Modificado de (Martínez, 2020). 21 No de repeticiones Alelos Riesgo en el individuo Riesgo en la descendencia ≤26 Normales Nulo Nulo 27-35 Intermedios Nulo Posible (<50%) 36-39 Penetrancia reducida Probable 50% ≥40 Penetrancia completa Desarrollo de la enfermedad 50% Pueden darse casos en los que un individuo desarrolle la enfermedad sin presentar supuestos antecedentes familiares, esto recibe el nombre de “casos esporádicos”. Este tipo de casos pueden ser resultado de un diagnóstico erróneo de algún familiar o, que algún miembro de la familia haya fallecido antes de desarrollar los síntomas de la EH. Este tipo de casos también pueden darse cuando la paternidad es desconocida o cuando el progenitor portador de la mutación presenta alelos intermedios o de penetrancia reducida, transmitiéndole a la descendencia un mayor número de repeticiones CAG. Los casos esporádicos se corresponden con el 6-8% de los nuevos casos de la enfermedad, por lo que es esencial el estudio de la historia familiar cuando se quiera realizar un diagnóstico de esta patología (Ghosh y Tabrizi, 2018). Anteriormente, se mencionó la inestabilidad de los tripletes CAG durante la meiosis, lo que puede producir un aumento en el número de repeticiones en la descendencia. Este hecho recibe el nombre de anticipación genética (Ghosh y Tabrizi, 2018). La anticipación genética, por lo tanto, podría describirse como el aumento del número de repeticiones del triplete CAG en la descendencia respecto a los progenitores portadores de la enfermedad. Este suceso produce un aumento en el número de repeticiones CAG a medida que se suceden las generaciones. Este fenómeno se da con mayor probabilidad cuando el sujeto portador es el padre. El fenómeno de anticipación puede ser tan elevado que pueden darse casos de EH juvenil (Ghosh y Tabrizi, 2018). La anticipación genética explica aquellos casos en los que los descendientes desarrollan síntomas de la enfermedad sin que los progenitores presenten manifestaciones clínicas (Martínez, 2020). 4.1.4. Patogenicidad de la huntingtina mutada (mHTT) La mHTT es el resultado de una expansión de las repeticiones CAG, dando lugar a una secuencia de poliQ. Tras la proteólisis, esta secuencia forma fragmentos que pueden dar lugar a agregados 28 deglución (Ghosh y Tabrizi, 2018), produciendo en los pacientes pérdidas de peso involuntarias (Espinoza et al., 2016). Es por este motivo por el cual muchos pacientes requieren nutrición enteral. La falta de coordinación de los músculos de la boca y faringe pueden causar asfixia y neumonías, siendo ésta última una de las principales causas de fallecimiento de los pacientes (Ghosh y Tabrizi, 2018). Los trastornos del sueño y del ritmo circadiano también se han asociado a la EH, disminuyendo la calidad de vida de los pacientes (Espinoza et al., 2016). Las alteraciones en los movimientos oculares son bastante comunes, manifestándose a través de un enlentecimiento de los movimientos sacádicos (Neri et al., 2016). 4.1.6. Tratamiento farmacológico de la EH Actualmente, a pesar de los múltiples estudios realizados, esta patología carece de tratamientos modificadores de la enfermedad. Es por este motivo por el cual el tratamiento establecido es de carácter sintomático, cuyo principal objetivo es paliar los síntomas motores, cognitivos y psiquiátricos, encaminados a mejorar la calidad de vida de los pacientes, así como de sus familiares y cuidadores (Kim et al., 2021). 4.1.6.1. Síntomas motores Como se describió anteriormente, la corea es el principal síntoma motor de la EH, por lo que las terapias actuales tienen como principal objetivo disminuir la neurotransmisión dopaminérgica para reducir este tipo de movimientos. Sin embargo, el tratamiento para síntomas como acinesia, disartria, distonía y disfagia es mucho más limitado (Kim et al., 2021). Para el tratamiento de la hipercinesia se utilizan moduladores de la dopamina, antagonistas dopaminérgicos y fármacos anti glutamatérgicos (Kim et al., 2021). Los fármacos moduladores de la dopamina utilizados son la tetrabenazina (TBZ) y la deutetrabenazina. La tetrabenazina reduce los niveles de dopamina al inhibir de forma reversible el transportador de monoamina vesicular (VMAT2). Diversos ensayos demostraron la efectividad de este fármaco en la mejora de los síntomas coreicos (Kim et al., 2021). La principal desventaja de la TBZ son sus efectos adversos, entre los que destacan el síndrome neuroléptico maligno y la prolongación del intervalo QT. Además, la reducción de los niveles de serotonina puede aumentar la probabilidad de sufrir depresión (Gupta et al., 2022), mientras que el agotamiento de noradrenalina puede producir parkinsonismo (Kim et al., 2021). Por este motivo, la TBZ está contraindicada en pacientes con depresión o conductas suicidas (Gupta et al., 2022). La forma deuterada de la TBZ es la deutetrabenazina, la cual presenta una mayor relación riesgobeneficio al presentar un mejor perfil farmacológico y menos efectos adversos. A pesar de que 29 este fármaco no ha demostrado aumentar el riesgo de depresión y suicidio (Kim et al., 2021), no se recomienda su uso en pacientes depresivos debido a la falta de datos sobre su seguridad. Al igual que la TBZ, este fármaco puede producir prolongación del intervalo QT y síndrome neuroléptico maligno (Gupta et al., 2022). Los antagonistas dopaminérgicos utilizados en el tratamiento de la corea son los neurolépticos típicos y atípicos, los cuales bloquean la neurotransmisión dopaminérgica. De manera general, se prefiere el uso de neurolépticos atípicos sobre los típicos debido al menor riesgo de síntomas extrapiramidales, entre los que destacan la discinesia, parkinsonismo y distonía (Kim et al., 2021). Los antipsicóticos típicos más usados son el haloperidol y flufenazina, pero su eficacia en la reducción de la corea no está del todo clara (Gupta et al., 2022). Por otro lado, los antipsicóticos atípicos utilizados para el tratamiento de la corea son la olanzapina, risperidona, quetiapina y clozapina (Kim et al., 2021). Diversos estudios han demostrado que estos fármacos mejoran los síntomas coreicos. Sin embargo, la clozapina se ha asociado a agranulocitosis y, junto a la quetiapina, presenta escasa afinidad por los receptores dopaminérgicos, de forma que su uso se ha limitado (Gupta et al., 2022). Los fármacos anti glutamatérgicos utilizados en el tratamiento de la corea son la amantadina y el riluzol (Kim et al., 2021). La amantadina es un antagonista del receptor NMDA y parece ser útil en el tratamiento del Parkinson. Diversos estudios han demostrado que para tratar la corea de la EH se necesitarían altas dosis de este fármaco, por lo que su seguridad todavía es desconocida debido a la gran cantidad de efectos secundarios (Gupta et al., 2022). El riluzol presenta también propiedades anti glutamatérgicas y se ha demostrado la relación dosis-eficacia en el tratamiento de la EH. Sin embargo, presenta efectos adversos entre los que destacan el aumento del riesgo de suicidio (Kim et al., 2021). Las benzodiacepinas pueden ser de gran utilidad en el tratamiento de la corea si va acompañada de síntomas como distonía, rigidez o mioclonías, siendo el clonazepam el fármaco de elección (Ghosh y Tabrizi, 2018). 4.1.6.2. Síntomas no motores Para el tratamiento de la depresión se utilizan inhibidores de la recaptación de serotonina (ISRS), como el citalopram y la fluoxetina (Ghosh y Tabrizi, 2018). Los antidepresivos tricíclicos pueden presentar beneficios en el tratamiento de la depresión, pero debido a sus efectos adversos son considerados fármacos de segunda línea. En el caso de que los ISRS no presentasen beneficio en 30 el paciente, se recomienda el uso de antipsicóticos atípicos como olanzapina, risperidona y clozapina (Kim et al., 2021). La irritabilidad, apatía, psicosis y trastornos obsesivos-compulsivos también deben ser tratados. Para la apatía no hay un tratamiento exacto, pero se ha demostrado que una reducción de la dosis en los fármacos usados para la corea, siempre que ésta sea un síntoma menor, puede beneficiar la apatía. Para los síntomas de irritabilidad, se recomienda el uso de ISRS, mientras que en casos más graves se aconseja el uso de antipsicóticos atípicos. Para el tratamiento del trastorno obsesivo-compulsivo pueden utilizarse antiepilépticos estabilizadores del ánimo, mientras que en el tratamiento de la psicosis se recomienda el uso de olanzapina y risperidona. Estos dos últimos fármacos deben ser monitorizados por el riesgo de hipocinesia (Kim et al., 2021). Antes de instaurar el tratamiento en el paciente, debe estudiarse el equilibrio beneficio-efectos adversos de los medicamentos mencionados. Además, debe realizarse una revisión periódica del tratamiento con el objetivo de obtener la máxima seguridad y eficacia (Ghosh y Tabrizi, 2018). 4.1.7. Tratamiento no farmacológico de la EH La fisioterapia ha demostrado mejorar las alteraciones de la marcha y del equilibrio, dándole a los pacientes mayor autonomía al caminar. Además, se recomiendan las terapias del habla y del lenguaje para mejorar la comunicación del paciente, así como los trastornos de la deglución. La ayuda psicológica es esencial para los pacientes con la EH ya que pueden mejorar síntomas como la depresión, ansiedad y trastornos obsesivos-compulsivos a través de la terapia conductual. Es fundamental el apoyo psicológico para los familiares de los pacientes (Ghosh y Tabrizi, 2018). Es recomendable el asesoramiento nutricional con el objetivo de adaptar la dieta a las alteraciones de la deglución y prevenir la pérdida de peso de los pacientes (Espinoza et al., 2016). El ejercicio físico ha demostrado tener beneficio sobre algunos trastornos psiquiátricos y cognitivos, reduciendo los síntomas y mejorando la salud mental de los pacientes. Además, permite la mejora del equilibrio y disminuye el riesgo de caídas (Suárez et al., 2015). 4.2. Posibles terapias futuras para la EH: el sistema CRISPR/Cas9 Las anomalías genéticas intervienen en varias enfermedades neurodegenerativas, para las cuales las opciones de tratamiento son escasas (Kolli et al., 2018). La terapia génica para el tratamiento de estas enfermedades supone hoy en día todo un desafío desde un punto de vista científico y ético (Duan et al., 2023). 31 Durante los últimos años, el desarrollo de la tecnología CRISPR/Cas9 y su aplicación en el estudio de enfermedades neurodegenerativas ha permitido obtener múltiples avances e información anteriormente desconocida (Gómez, 2022). Esta herramienta de edición genética ha cobrado especial interés como posible tratamiento de ciertas enfermedades neurodegenerativas debido a su eficacia, rentabilidad, facilidad de construcción y a su capacidad de editar varios genes a la vez (Kolli et al., 2018). El sistema CRISPR/Cas es un sistema inmune adaptativo presente en bacterias y arqueas que permite la identificación y degradación de material genético exógeno (Chávez, 2018). Este sistema ha demostrado su aplicación en células eucariotas para la edición genética, permitiendo la inactivación e introducción de genes, así como la corrección de regiones mutadas presentes en el genoma (Kolli et al., 2018) (Figura 7). La EH es consecuencia de una mutación autosómica dominante del gen HTT. Actualmente, este trastorno no posee tratamiento efectivo, además de que muchos de los mecanismos patogénicos de la enfermedad son todavía una incógnita. Esta patología podría ser la enfermedad neurodegenerativa idónea para aplicar la tecnología CRISPR/Cas9 como consecuencia de su causa genética. Diversos ensayos e investigaciones han permitido demostrar que el alelo mutado podría ser la principal diana en el enfoque terapéutico de la enfermedad (De Plano et al., 2022). El sistema CRISPR/Cas9 es una tecnología de edición genética con un elevado potencial y una alta eficacia para ser utilizada en el tratamiento de la EH y otras enfermedades neurodegenerativas. Este sistema es capaz de inactivar de manera selectiva el gen HTT mutado y ha resultado eficaz en fibroblastos derivados de pacientes, en ratones transgénicos y en células madre pluripotentes inducidas diferenciadas humanas. Todos estos avances son fruto de estudios en animales e in vivo, pero aún no se han realizado ensayos clínicos en humanos. Además, se están llevando a cabo estudios en animales más grandes, tanto con métodos de administración viral como no viral. Estos estudios pueden ser clave ya que pueden abrir puertas para ser probado en pacientes humanos (Tabrizi et al., 2022). Figura 7: Mecanismo y componentes del sistema CRISPR/Cas9 (Redman et al., 2016) 32 La terapia génica utilizada en el tratamiento de la EH debe enfrentarse a diversos obstáculos, entre ellos la dificultad de los agentes terapéuticos empleados para alcanzar las zonas objetivo dentro del sistema nervioso central. Los principios terapéuticos expresados en la terapia génica presentan dificultades para atravesar la barrera hematoencefálica, además de no ser captados directamente por las neuronas. Por este motivo, actualmente se utilizan vectores virales adenoasociados (AVV) recombinantes, los cuales permiten una expresión efectiva y estable del gen. Entre las principales ventajas de los AVV recombinantes se encuentran la ausencia de patogenicidad y replicación en el huésped, además, no se integran en éste. La principal vía de administración de estos vectores se ha logrado mediante la infusión en el parénquima cerebral (Tabrizi et al., 2022). De manera general, la EH afecta al cuerpo estriado, de forma que el objetivo principal de los AVV sería dicha zona. Sin embargo, esta patología puede afectar a otras áreas cerebrales, de forma que para obtener resultados eficaces la administración debería realizarse en múltiples zonas. A pesar de la aparente efectividad del uso de AVV en la terapia génica, estos vectores poseen limitaciones. Entre las limitaciones más importantes destacan la variabilidad de la distribución tisular, las respuestas inmunes del huésped y la incapacidad del ajuste de dosis individual (Tabrizi et al., 2022). Una vez descrito el potencial del sistema CRISPR/Cas9 para ser utilizado en el tratamiento de la EH, se pasará a detallar sus principales aplicaciones en dicha enfermedad (Gómez, 2022). En 2016, Shin y colaboradores elaboran una estrategia basada en la inactivación selectiva y permanente del alelo mutado del gen HTT sin afectar al alelo salvaje, con el objetivo de beneficiar trastornos hereditarios dominantes (Shin et al., 2016). Durante este estudio se identificaron pares de sitios PAM los cuales solo estaban presentes en el cromosoma mutado y no en el cromosoma normal de un paciente con la enfermedad. A continuación, se aplicó el sistema CRISPR/Cas9 utilizando fibroblastos del paciente con dos vectores distintos (cada uno expresaba una molécula de gARN) con el objetivo de editar el alelo mutado. Estos dos vectores fueron diseñados teniendo en cuenta los dos sitios PAM característicos del alelo mutante. Tras aplicar este sistema de edición genética, se observaron deleciones adyacentes a los sitios PAM mediadas por ambos gARN. Posteriormente, se comparó el genotipo de fibroblastos no tratados con fibroblastos derivados del proceso de edición, observándose un genotipo heterocigoto para la mutación de HTT y un genotipo homocigoto del alelo salvaje respectivamente (Gómez, 2022). Este hecho puso de manifiesto una reducción de los niveles de huntingtina mutante al suprimir la expresión del alelo mutado (Shin et al., 2016) 33 Otra de las aplicaciones del sistema CRISPR/Cas9 en la EH fue elaborada por Monteys y colaboradores en 2017. Esta estrategia presenta un enfoque muy similar al anterior con la principal diferencia de que la inactivación específica del alelo mutado se realizó in vitro e in vivo, utilizando fibroblastos y ratones transgénicos respectivamente (Gómez, 2022). Para la edición in vivo, se introdujeron en vectores recombinantes de virus adenoasociados (AVV) los elementos de edición y se inyectaron en el hemisferio derecho del ratón transgénico, el cual presentaba el alelo mutado humano, dejando el hemisferio izquierdo sin inyectar usándolo como control. Al cabo de tres semanas, los resultados de PCR revelaron la escisión del alelo mutado y, por ende, una disminución de ARNm de HTT en el hemisferio derecho, pero no en el izquierdo (Monteys et al., 2017). Esta estrategia puso de manifiesto la capacidad de la tecnología CRISPR/Cas9 in vivo para la corrección específica del alelo mutado (Gómez, 2022). En 2019, Ekman y colaboradores aplicaron el sistema CRISPR/Cas9 utilizando la nucleasa Cas9 de Staphylococcus aureus, ya que debido a su pequeño tamaño puede introducirse junto con un gARN en un solo vector de virus adenoasociados. (AAV) (Gómez, 2022). Para la realización de este estudio se emplearon modelos de ratones R6/2, a los cuales se le inyectaron dichos vectores virales en el cuerpo estriado. Tras analizar los resultados se demostró que la interrupción del alelo mutado in vivo mediante CRISPR/Cas9 era capaz de reducir en un 50% las inclusiones neuronales tóxicas. Esto se tradujo en un aumento de la esperanza de vida de los ratones tratados, así como en una mejora de los déficits motores (Ekman et al., 2019). Estos resultados demuestran el potencial del sistema CRISPR/Cas9 para tratar la EH (Gómez, 2022). Tras describir las aplicaciones de la tecnología CRISPR/Cas9, el siguiente paso será describir las contribuciones de este sistema en el desarrollo de líneas de investigación de la EH (Gómez, 2022). En 2018, Yan y colaboradores reproducen el fenotipo patológico de la enfermedad de Huntington en animales superiores a través de la expresión endógena de las proteínas mutadas. A través del sistema CRISPR/Cas9, reemplazan el exón 1 del gen HTT normal por el exón 1 del gen HTT humano mutado en fibroblastos porcinos. Este proceso se realizó mediante transferencia nuclear somática, obteniendo el primer modelo knock-in de cerdo portador del exón 1 del alelo HTT humano mutado (Gómez, 2022). Las hembras portadoras (F0) fueron apareadas con cerdos con genotipo salvaje, generando cerdos F1. Posteriormente los cerdos F1 se cruzaron con hembras con genotipo salvaje produciendo la generación F2. Tanto la generación F1 como la generación F2 fueron positivas para la HTT mutada (Yan et al., 2018). Este estudio puso de manifiesto la transmisión de la mutación a través de la línea germinal (Gómez, 2022). El principal 34 descubrimiento de este estudio fue la presencia de neurodegeneración selectiva en los cerdos knock-in de las NEMs del estriado, similar a la presente en pacientes con EH (Yan et al., 2018). Lopes y colaboradores, en 2020, elaboran un estudio de las alteraciones mitocondriales y metabólicas de la EH, así como la influencia de las deleciones del triplete CAG repetidas de HTT en células madre pluripotentes inducidas procedentes de un paciente con la enfermedad corregidas con CRISPR/Cas9. Posteriormente, evalúan la morfología de las mitocondrias de las células de un paciente con la enfermedad, presentando diferencias de tipo estructural respecto al grupo control. Finalmente, compararon las mitocondrias del modelo corregido con aquellas presentes en el modelo no corregido, demostrándose un aumento del número, funcionamiento y distribución de las mitocondrias al aplicar la tecnología CRISPR/Cas9 (Gómez, 2022). Los resultados de este estudio demuestran el potencial del sistema CRISPR/Cas9 para mejorar los déficits mitocondriales tras eliminar las secuencias repetidas CAG en el gen mutado, siendo una posible terapia para la EH (Lopes et al., 2020). 5) CONCLUSIONES 1) La prevalencia de las enfermedades neurodegenerativas sufrirá un notable incremento debido al aumento de la esperanza de vida, por lo que se evidencia la necesidad de encontrar nuevas terapias que permita el tratamiento eficaz de estas enfermedades. 2) La EH supone un gran impacto tanto para los pacientes como para sus familiares, como consecuencia de sus manifestaciones clínicas, su carácter hereditario y duración. 3) Los tratamientos y enfoques terapéuticos actuales para la EH son únicamente de carácter sintomático, por lo que no existen todavía alternativas para su prevención ni para el control de su inevitable avance. 4) Tanto los tratamientos farmacológicos como no farmacológicos han permitido una notable mejoría en la calidad de vida de los pacientes. Para lograrlo, se requiere la colaboración coordinada de múltiples profesionales que conozcan las necesidades de los pacientes. 5) Al tratarse de una enfermedad hereditaria autosómica dominante, es importante el diagnóstico preciso de esta patología. Un diagnóstico temprano permite a los pacientes el acceso al tratamiento lo más pronto posible, permitiendo un mejor control de los síntomas y, por tanto, favoreciendo su calidad de vida. 6) La aplicación del sistema CRISPR/Cas9 para el estudio de estas enfermedades, tiene como principal objetivo encontrar terapias eficaces que permitan disminuir la prevalencia de 35 enfermedades neurodegenerativas como es la EH. Esto es debido a la capacidad de este sistema para editar el genoma de manera selectiva y precisa. 7) A pesar de que la tecnología CRISPR/Cas9 todavía no ha sido empleada en humanos, los resultados de los estudios realizados en modelos animales brindan una gran esperanza de cara al futuro para el desarrollo de nuevas terapias. Tras reflexionar sobre este tema, bajo mi punto de vista, el sistema CRISPR/Cas9 es una potencial herramienta que podría ser de gran utilidad en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Huntington. Con el uso de esta tecnología se podría disminuir la prevalencia de estas enfermedades, mejorando así la calidad de vida de los pacientes. Sin embargo, a pesar de los potenciales beneficios de la tecnología CRISPR/Cas9, es importante recalcar los problemas éticos que pueden surgir como resultado de su posible uso en humanos. Entre los problemas éticos que se plantean destaca su uso irresponsable, como por ejemplo la posibilidad de diseñar “bebés a la carta”, eligiendo o mejorando rasgos físicos y cognitivos. Por este motivo, considero que este sistema podría ser beneficioso siempre y cuando su uso sea exclusivo para el tratamiento de enfermedades incurables y bajo una normativa que permita garantizar su uso responsable, respetando los valores éticos de los seres humanos. 6) BIBILIOGRAFÍA 1) Ajitkumar A, De Jesús O. Huntington Disease [en línea]. Florida: 2023. [Consultado en junio de 2023]. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK559166/. 2) Álvarez González E, Álvarez González L, Macías González R, Pavón Fuentes N. Conceptos actuales sobre la función de los ganglios basales y el papel del núcleo subtalámico (NST) en trastornos del movimiento. Rev Mex Neuroci. 2001; 2 (2): 77-85. 3) Andhale R, Shrivastava D. Huntington's Disease: A Clinical Review. Cureus. 2022; 14(8): 1-7. 4) Arango Lasprilla JC, Iglesias Dorado J, Lopera F. Características clínicas y neuropsicológicas de la enfermedad de Huntington: una revisión. Rev Neurol. 2003; 37 (8): 758-765. 5) Armstrong R. 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