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MODIFICACIÓN GENÉTICA DE CÉLULAS

Precedentes

Las enfermedades autoinmunes o el rechazo a trasplantes son fenómenos mediados por el sistema inmunitario. Se estima que uno de cada cuatro españoles sufre o sufrirá a lo largo de su vida alguna de las enfermedades autoinmunes. En cuanto a los trasplantes, cerca de un 50% de todos los órganos trasplantados son rechazados en un periodo de 10 a 12 años, además de que existen complicaciones durante todo el proceso que pueden poner en peligro la viabilidad del órgano trasplantado y la vida del paciente. En estos fenómenos, las células del sistema inmunitario atacan al propio organismo o a las células del órgano trasplantado.  Y es que, aunque existen muchos tipos de enfermedades autoinmunes u órganos trasplantados, la patogénesis de estos fenómenos presenta, como elemento común, una respuesta inmune errónea frente a las células sanas del propio paciente, o del órgano trasplantado, y que puede acompañarse de una activación inmune continua que cronifica y perpetúan el daño. Esta respuesta conduce al desarrollo de la enfermedad autoinmune o el fracaso, y necesario remplazo, del órgano trasplantado.

Este elemento común implica que la respuesta autoinmune, al igual que el rechazo al injerto, podría ser, en teoría, frenada o, incluso, neutralizada, si se controlaran adecuadamente la respuesta inmune efectora y se restableciera la tolerancia inmunológica. Actualmente, para frenar la aparición o progresión de ambas patologías, a los pacientes afectados se les administran fármacos inmunosupresores. Estos fármacos, aunque parcialmente eficaces, nunca llegan a frenar el avance progresivo de la enfermedad y producen marcados efectos secundarios a largo plazo, al producir un estado de inmunosupresión generalizado en el paciente, aumentándoles la susceptibilidad a infecciones, desarrollo de tumores e incluso a otros procesos autoinmunes.

Uno de los factores que juega un papel crucial tanto en el rechazo del órgano, en las enfermedades autoinmunes y en la enfermedad de Injerto contra receptor (GvHD, por sus siglas en inglés) son las células T reguladoras (Treg), debido a su importancia en la homeostasis general del sistema inmune. Estas Treg son una subpoblación de células T CD4+ especializada en el mantenimiento y la recuperación de la homeostasis inmunológica gracias a su capacidad supresora de los procesos inflamatorios. Esta función de las Treg está relacionada con la expresión del factor de transcripción Foxp3, que las distingue como un linaje de células T diferente de las células T convencionales. Y es que estas células son capaces de suprimir la función efectora de células T CD4+ y CD8+ activadas, así como la función de células natural killer (NK), células B, macrófagos, osteoclastos y células dendríticas. Al tener efecto sobre tantos tipos celulares, las Treg son elementos indispensables para el mantenimiento de la homeostasis y la tolerancia inmunológica, ya que un mal funcionamiento o un descenso en su número produce una gran desregulación del sistema inmune, que no puede ser compensada por otro tipo celular.

De forma semejante a otros tipos de células T, las células Treg requieren de una activación a través de su receptor de célula T (TCR) y de señales co-estimuladoras para ejercer su función reguladora. Ex vivo, es decir, en el laboratorio, se puede activar a las Treg de dos formas diferentes, dando lugar a Treg con distintas propiedades. Si se estimulan sólo mediante su TCR y señales de co-estimulo, dará lugar a Treg policlonales no específicas de un antígeno (Ag) diana. Por el contrario, si junto a esas señales de estimulación, se les proporciona la señal de un Ag diana, serán Treg Ag-específicas. Resultados recientes han demostrado que las células Treg Ag-específicas son más eficaces que las Treg policlonales no específicas la prevención de rechazo de órganos o en diferentes enfermedades.

Para obtener estas Treg Ag-específicas, hemos usado la tecnología de receptor de antígeno quimérico (CAR, por sus siglas en inglés). Este método modifica genéticamente T para que expresen el CAR. Este CAR es una proteína diseñada con para reconocer específicamente un Ag y, tras su reconocimiento, proporcionar señales de activación y de co-estimulación a la célula T que lo porta. Un ejemplo de la revolución que supone esta tecnología son las CAR-T diseñadas para reconocer el marcador CD19 en células B tumorales y que presenta una eficacia sin precedentes en el tratamiento de las neoplasias malignas de células B, consiguiendo tasas de hasta el 90% de remisión completa.

A diferencia de las CAR-T, las CAR-Treg están dirigidas a suprimir específicamente la activación y expansión de células inmunes implicadas en las enfermedades autoinmunes, en el rechazo a trasplantes o en GvHD. Recientemente, CAR-Treg alo-específicas dirigidas contra la molécula HLA-A2 de clase I han demostrado tener una actividad supresora específica en modelos de trasplante xenogénicos en ratón, y evitaron completamente el rechazo de células y tejidos alogénicos en ratones en ausencia de inmunosupresión. Por tanto, hay evidencias de que estas CAR-Treg modificadas genéticamente tienen un gran potencial para el desarrollo de inmunoterapias. Sin embargo, una de las mayores dificultades a las que se enfrenta esta estrategia es que la cantidad de Treg que puede obtenerse a partir de sangre periférica (entre el 2-5% del total de linfocitos T-CD4+).

Para poder usarlas como inmunoterapia, es necesario expandir ex vivo esta poca cantidad de Treg purificadas de sangre periférica. Esto produce una marcada disminución en la estabilidad de la expresión de Foxp3 y en su capacidad supresora. Estos dos factores limitan en gran medida la factibilidad y la eficacia de estrategia terapéutica. En el LIR, hemos desarrollado el proyecto pionero que permite obtener células Treg derivadas de tejido tímico (thyTreg) como alternativa a las Treg obtenidas de sangre periférica. El timo es un tejido que es habitualmente descartado durante la cirugía cardiaca en niños, ya que cubre por completo el corazón e impiden acceder a él. Dado que las células Treg son producidas en el timo, este tejido constituye una fuente increíble de células Treg, no solo en términos de número de células disponibles, sino que también por su fenotipo indiferenciado y alta capacidad supresora. Resultados de nuestro grupo demuestran que es posible purificar cantidades masivas de células Treg policlonales a partir del timo de un único paciente.

¿En qué consiste el proyecto?

El objetivo de este estudio ha sido incrementar el potencial terapéutico de las thyTreg dotándolas de especificidad antigénica mediante CAR. Para lograr este objetivo, se modificaron genéticamente las thyTreg con tres CAR universales basados en una estreptavidina monomérica (UniCAR-mSA2). Gracias a estas UniCAR-thyTreg Ag-específicas, se podran desarrollar una terapia específica para cada enfermedad autoinmune o prevenir el rechazo en cada tipo de trasplante.

Resultados

Los resultados han demostrado que las UniCAR-thyTreg modificadas genéticamente mantienen una elevada supervivencia y estabilidad de sus características celulares. Además, estas UniCAR-thyTreg presentan una gran especificad de antígeno y con un elevado potencial inmunosupresor.

Actualmente, se está estudiando la eficacia de estas células en modelos in vivo de GVHD. De obtener buenos resultados en los estudios con animales, estas células UniCAR-thyTreg podrían suponer un versátil abordaje terapéutico frente a las enfermedades inflamatorias o autoinmunes, y para evitar el rechazo de órganos trasplantados.

Publicaciones, congresos y estancias

  • Gallego-Valle J. et al. Ectopic FOXP3 Expression in Combination with TGF-β1 and IL-2 Stimulation Generates Limited Suppressive Function in Human Primary Activated Thymocytes Ex Vivo. Biomedicines. [2021. FI: 6,081 (33/276), Q1, Área: PHARMACOLOGY & PHARMACY]
  • Gallego-Valle J. et al. Generation of Human Breg-Like Phenotype with Regulatory Function In Vitro with Bacteria-Derived Oligodeoxynucleotides. International Journal of Molecular Sciences [2018. FI: 3.687 (90/292), Q1, Área: Biochemistry and Molecular Biology].

Además, también han servido para poder presentar y defender diferentes comunicaciones como primer autor en:

  • Un póster en el Congreso anual de la International Society for Cell and Gene Therapy (congreso internacional ISCT2022), en San Francisco, EEUU.
  • Una comunicación oral en el 6º European Congress of Immunology (congreso internacional Eci2021), en Turquía.
  • Dos póster en el Congreso anual de la International Society for Cell and Gene Therapy (congreso internacional ISCT2021), en Nueva Orleans, EEUU.
  • Un póster en el 42 Congreso de la Sociedad Española de Inmunología, en Madrid, España (congreso nacional SEI 2021)
  • Un póster en el 5th European Congress of Immunology, en Ámsterdam, Países Bajos (congreso internacional ECI2018, P.C4.01.12)

Para completar su formación en inmunología, a Jorge se le concedió una beca para participar en la VIII Lower Saxony International Summer Academy: “Inflammation, Regeneration and Immunity-Basic Aspects, Novel Approaches and Experimental Models”, organizado por el Hannover Biomedical Research School, Alemania, durante el mes de agosto de 2018.

Investigadores que participan

Investigadores colaboradores del IDIBAPS, Hospital Universitari CLÍNIC de Barcelona, Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio de la Cura del Tumori, Inserm, I.R.C.C.S. Ospedale San Raffaele y Cellnex.