El pequeño espacio sin ventanas en el Hospital de Niños de Filadelfia se parece a la sala de examen de cualquier oftalmólogo, con una silla ajustable y media docena de máquinas para evaluar la visión. Sin embargo, el paciente de 20 años no ha venido desde Albuquerque para obtener lentes nuevos. Alisha Bacoccini, que tiene el pelo corto, con mechones rubios y ojos verdes, nació con un trastorno causado por un gen defectuoso en sus células de retina que ha disminuido su vista desde su nacimiento. Ahora solo ve formas pálidas y borrosas. "Si te miro no puedo ver el color de los ojos o el acné o tus cejas, pero puedo ver que hay alguien allí", dice ella. Su perrita, Tundra, un labrador negro, se sienta a sus pies.
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Dos de los investigadores preeminentes de terapia génica esperan mejorar la vista de sus pacientes en una operación experimental.
Video: Los expertos en terapia génica miran hacia el futuro para tratar la ceguera
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Un mes antes, en un tratamiento experimental, los investigadores inyectaron en el ojo derecho de Bacoccini, el peor, miles de millones de copias de trabajo del gen de la célula de la retina. Ahora descubrirán si el tratamiento ha funcionado.
Jean Bennett, médico y genetista molecular, hace que Bacoccini descanse su frente contra una pequeña máquina blanca que destella la luz en un ojo y luego en el otro. Este pupilómetro indicará qué tan bien responden los ojos de Bacoccini a la luz. "Bien, uno, dos, tres, abierto", dice Bennett, y repite el procedimiento 16 veces. En la pantalla de una computadora en la habitación oscura, las pupilas de Bacoccini son dos círculos negros gigantes que se contraen muy ligeramente con cada pulso de luz. Otro investigador escolta a Bacoccini al siguiente aparato de prueba. Media hora después, Bennett dice: "Acabo de ver sus resultados de pupilometría. Buena mejora".
"Eso es bueno", dice Bacoccini, aunque parece insegura. Desde unos días después de la inyección, ella ha visto más luz de ese ojo, dice, pero las cosas parecen más borrosas. Cuando intenta leer una tabla optométrica gigante con su ojo derecho, no lo hace mejor que antes: solo puede distinguir unas pocas letras de dos pulgadas de alto a 16 pulgadas de distancia. Por otra parte, su ojo todavía está rojo por la cirugía. El esposo de Bennett, Albert Maguire, es el cirujano de la retina que operaba Bacoccini. Él la mira a los ojos y le dice que la superficie aún no se ha curado, y agrega: "Con suerte, eso es todo".
La posibilidad de utilizar la terapia génica para tratar enfermedades, particularmente enfermedades hereditarias que involucran un gen errante, como la anemia falciforme y la fibrosis quística, ha tentado a los científicos durante décadas. Si hubiera alguna forma de darle a un paciente una buena versión de un gen implicado, según el pensamiento, podría reparar o prevenir el daño causado por el hereditario malo. Esta idea aparentemente simple ha resultado ser inesperadamente compleja en la práctica. Se han realizado cientos de ensayos de terapia génica humana para muchas enfermedades, desde la hemofilia hasta el cáncer, en los últimos 18 años. Pero casi todos fallaron debido a las dificultades de introducir un gen funcional en las células sin causar también efectos secundarios dañinos.
Hasta el año pasado, la terapia génica había funcionado de manera inequívoca contra una sola enfermedad, la rara afección llamada inmunodeficiencia combinada severa (SCID), que es causada por una falla en cualquiera de los genes necesarios para producir glóbulos blancos. La enfermedad deja al sistema inmune incapaz de combatir infecciones y generalmente conduce a la muerte en la infancia. También se llama enfermedad del "niño burbuja", en honor a un paciente famoso, David Vetter, que vivió hasta los 12 años en una burbuja plástica estéril. Desde mediados de la década de 1990, los investigadores europeos han curado a unos 30 niños con SCID insertando el gen de funcionamiento apropiado en su médula ósea. Pero incluso este éxito se ha mezclado con la tragedia: cinco de los niños desarrollaron leucemia y uno murió. En esos pacientes, que tenían una variante particular de la enfermedad, el gen terapéutico accidentalmente activó un gen que causa cáncer después de fusionarse con el ADN de los pacientes. Los investigadores ahora están probando formas de hacer que la terapia génica para la SCID sea más segura.
La investigación de terapia génica en EE. UU. Se retrasó sustancialmente después de que Jesse Gelsinger, de 18 años, que padecía una enfermedad hepática hereditaria, muriera de insuficiencia orgánica múltiple en 1999 mientras participaba en un experimento de terapia génica en la Universidad de Pensilvania. La noticia de la muerte provocó un alboroto en la comunidad científica y audiencias en el Congreso, con el padre del adolescente, Paul Gelsinger, y otros acusando a los investigadores de Penn de ser demasiado apresurados para probar el tratamiento en las personas. Según la Administración de Alimentos y Medicamentos, los investigadores no habían advertido suficientemente a Gelsinger y su familia de los riesgos del experimento. El investigador principal tampoco había revelado que tenía una participación financiera en una empresa que ganaría si el tratamiento tenía éxito. "Esos fueron los días terribles. El campo tocó fondo", dice Leon Rosenberg, un genetista humano de la Universidad de Princeton, que realizó los primeros estudios de laboratorio sobre la enfermedad hepática que tenía Gelsinger. "La integridad de la ciencia fue dañada tremendamente".
Bennett y Maguire se unieron a la facultad de la facultad de medicina de Penn en 1992. Uno de sus colegas es James Wilson, quien supervisó el estudio en el que murió Gelsinger. Posteriormente, la FDA prohibió a Wilson realizar experimentos en humanos. Pero Bennett y Maguire no participaron en ese estudio. Su ensayo experimental de terapia génica comenzó en 2007 después de años de revisión por parte de los reguladores federales, los comités del Children's Hospital y Penn establecidos para abordar las preocupaciones éticas y de seguridad planteadas por la muerte de Gelsinger.
En mayo pasado, su equipo y un grupo británico separado informaron las primeras noticias esperanzadoras de terapia génica en años: la técnica podría tratar la ceguera. Los pacientes en el estudio tenían una enfermedad llamada amaurosis congénita de Leber (LCA). Los tres pacientes que Bennett y Maguire trataron pudieron leer varias líneas más de una tabla optométrica que antes. Un hombre de 26 años incluso recuperó la vista suficiente para caminar por un laberinto. "No podía creerlo", dice Bennett. Ella lo hizo caminar de nuevo por el laberinto.
El estudio fue pequeño, y los pacientes aún son legalmente ciegos, pero su modesta mejora y la aparente seguridad de la terapia han despertado las esperanzas de pacientes e investigadores de todo el mundo. Ahora Bennett y Maguire están extendiendo la investigación a más pacientes con LCA, incluido Bacoccini, para evaluar si los pacientes pueden recibir de forma segura dosis más altas del gen terapéutico.
Rosenberg dice que está "encantado" por Bennett, quien fue investigador postdoctoral en su laboratorio en 1987, y por el campo. "Soy optimista sobre la terapia génica nuevamente y no lo he estado por un tiempo", dice. "Esperemos que antes del final de esta década haya dos o tres ejemplos más".
Tanto para Bennett, de 54 años, como para Maguire, de 48, la ciencia parecería estar en sus genes. La madre de Bennett, Frances, enseñaba literatura en la escuela secundaria y su padre, William, era un popular profesor de física en Yale que había inventado el láser de gas en 1960 mientras trabajaba en los Laboratorios Bell en Nueva Jersey. Bennett recuerda haber tenido 6 años y ver a su padre volver corriendo al laboratorio después de cenar para trabajar hasta el amanecer; el dispositivo luego llevó a reproductores de discos compactos y escáneres de precios de supermercados.
Estaba más interesada en la biología que en la física. "Me encantaron las criaturas", dice, y pasé muchas horas felices mirando a través del microscopio de su padre el agua del pantano y las hojas. Después de la universidad en Yale, fue a la Universidad de California en Berkeley para obtener un doctorado en biología del desarrollo, utilizando erizos de mar, pero en cambio se sintió atraída por una nueva investigación sobre la inserción de genes específicos y extraños en ratones y otros animales, un precursor de terapia de genes. Pasó varios meses en 1981 y 1983 en los Institutos Nacionales de Salud en Bethesda, Maryland, en un laboratorio donde los científicos estaban planeando algunos de los primeros ensayos de terapia génica. "Fue un destello que iba a suceder lo que me emocionó. Quería estar allí a medida que se desarrollaba el campo", recuerda Bennett. Para obtener los antecedentes clínicos que necesitaba, fue a la Escuela de Medicina de Harvard, donde conoció a su futuro esposo en una clase de anatomía de primer año.
Maguire también vino de una familia de científicos. Su padre, Henry, era dermatólogo y ahora es investigador de vacunas contra el cáncer en Penn, y su madre, Elise, trabajó allí como asistente de investigación. Henry tenía cataratas y luego desprendimiento de retina. Cuando Maguire estaba en la escuela secundaria, administró las gotas para los ojos de su padre, su primera incursión en el tratamiento de oftalmología. En la escuela de medicina, Maguire trabajó en un laboratorio que estudió las enfermedades de la retina causadas por defectos genéticos hereditarios. Recuerda haberle preguntado a Bennett en ese momento si los genes malos podían repararse. "Eso tiene sentido", le dijo ella. "Vamos a hacerlo."
El ojo es especialmente adecuado para la terapia génica. Las células en las que debe insertarse un nuevo gen están limitadas a un área pequeña; la retina contiene solo unos pocos millones de células. Además, a diferencia de la mayoría de las células, las células de la retina no se dividen después de que una persona tiene 3 meses de edad, por lo que los investigadores no tienen que introducir el nuevo gen en las generaciones futuras de células. Eso significa que no tienen que unir el nuevo gen al ADN existente de las células, que se replica cuando una célula se divide. Mantener el gen terapéutico separado del ADN del paciente es más seguro; En los pacientes con SCID que desarrollaron leucemia, el gen introducido se incorporó cerca de un gen que causa cáncer y lo activó accidentalmente. El ojo también tiene privilegios inmunes, lo que significa que el sistema inmunitario tiende a ignorar el material extraño introducido allí. Una respuesta inmune descontrolada ha sido un problema en algunos ensayos de terapia génica y es lo que mató a Jesse Gelsinger. "Somos muy afortunados con nuestra elección del órgano objetivo", dice Maguire.
Mientras Maguire se entrenaba para convertirse en un cirujano de la retina, Bennett continuó especializándose en investigación en lugar de trabajo clínico, siguiendo a su esposo en todo el país por su pasantía, residencia y compañerismo. Para complicar las cosas, viajaban con niños pequeños. En su último año de la escuela de medicina, los recién casados tuvieron su primer bebé: "nuestro proyecto principal", lo llaman. Pronto siguieron otros dos niños.
En 1989, durante una de las últimas paradas de entrenamiento de Maguire, en Royal Oaks, Michigan, Bennett instaló laboratorios improvisados en el edificio contiguo al hospital y en el sótano de su hogar. Llevaron a cabo lo que creen que fue el primer experimento de terapia génica con la retina. Usando ratones y conejos, inyectaron un gen para una enzima que se encuentra en las bacterias. Utilizaron un tinte para revelar si las células oculares habían construido la enzima, y el experimento tuvo éxito: las retinas de los animales se pusieron azules durante aproximadamente dos semanas.
En Penn, publicaron uno de los dos primeros artículos que muestran que un virus dotado de un gen extraño podría transportarlo al tejido ocular, en este caso en ratones. (Esta estrategia, común en los experimentos de terapia génica, esencialmente coopta la capacidad del virus para replicarse inyectando su propio material genético en las células). Bennett y Maguire luego insertaron genes terapéuticos en los ojos de algunos setters irlandeses con ceguera hereditaria. Pero Bennett pensó que la mejora en los perros no era lo suficientemente convincente como para justificar un juicio humano. Lo que necesitaban era una ceguera simple y de progresión lenta que estuviera relacionada con una enfermedad que afecta a las personas. En 1998, se enteraron de una raza de perro briard en Suecia con una enfermedad ocular que, por casualidad, fue causada por una de las mutaciones genéticas encontradas en algunos pacientes con LCA.
Alrededor de 3.000 personas en los Estados Unidos sufren de LCA, que abarca varios trastornos de ceguera diferentes que comienzan en la infancia y son causados por mutaciones en cualquiera de varios genes, uno de los cuales se llama RPE65. Contiene las instrucciones para una enzima crucial para las células sensibles a la luz de la retina, los bastones y los conos; la enzima convierte la vitamina A en una forma que usan los bastones y conos para producir el pigmento necesario, la rodopsina. En las personas que heredan una mala copia del gen RPE65 de cada padre, los bastones y los conos, privados de rodopsina, funcionan mal y eventualmente mueren.
Bennett, Maguire y sus compañeros de trabajo usaron un virus llamado virus adenoasociado para insertar una buena copia del gen RPE65 en tres breves jóvenes. Los dos genes del virus AAV habían sido reemplazados por el gen RPE65 más una cadena de ADN que activa el gen. Los perros recuperaron suficiente visión para navegar por un laberinto. "Fue increíblemente emocionante", dice Bennett. Un perro, Lancelot, se convirtió en una especie de cartel para la terapia génica, sacudiendo las patas con personas en conferencias de prensa y recaudación de fondos.
En la acera fuera de su oficina, Bennett muestra uno de los más de 50 perros que han tratado. Venus, un briard de tamaño mediano con cabello castaño y rizado, se tensa la correa y claramente le gustaría salir corriendo, pero se sienta para dejar que un visitante la acaricie. "Cuando vino aquí, no podía ver nada. Se agachaba en una esquina o en una jaula mostrando los dientes a las personas", dice Bennett. Eso fue hace un año, antes de que el equipo de Bennett / Maguire tratara al niño de 1 año en ambos ojos con terapia génica. Aunque todavía es ciego de noche, Venus ahora puede saltar sobre obstáculos esparcidos a lo largo de un corredor y atrapar una pelota de tenis. "Su comportamiento se transformó", dice Bennett. "Ella está viendo bien en ambos ojos. Es una perra muy feliz".
Cuando probaron por primera vez el tratamiento en personas, Bennett y Maguire no esperaban que sus pacientes mejoraran tanto como los perros. Por un lado, los médicos estaban probando primero la seguridad y usaron dosis bajas del virus y el gen. Y sus primeros pacientes, todos de una clínica oftalmológica en Italia que examina a los pacientes ciegos para detectar defectos genéticos, eran gemelos de 26 años y de 19 años. A esa edad, a los pacientes con LCA no les queda mucho tejido retiniano. La mayoría son completamente ciegos a los 40 años.
Aún así, Bennett y Maguire no sabían qué esperar cuando trataron al primer paciente, uno de los gemelos. Fue anestesiado, luego Maguire hizo varias incisiones pequeñas y reemplazó el material vítreo gelatinoso en el ojo del hombre con una solución salina para que Maguire pudiera pasar una aguja a través de él más fácilmente. Usando un microscopio, pasó una aguja delgada como el pelo a través del blanco del ojo hasta que tocó la retina. Inyectó 150 microlitros de una solución (una gota del tamaño de un guisante) que contenía 15 mil millones de copias del virus AAV con el gen RPE65. El virus se considera un mecanismo de entrega extremadamente seguro: no puede replicarse por sí solo y no causa enfermedades en humanos.
De todos modos, esa noche "No dormí en absoluto", dice Maguire, que estaba preocupada por una reacción inmune. Para su alivio, no había ninguno.
Aunque la dosis fue baja, Bennett dice que la primera vez que miró los datos de pupilometría del joven fue "un momento Eureka", su ojo podía sentir más luz. Unos meses después de recibir la terapia experimental, los tres pacientes estaban viendo más luz. Dos que antes solo podían ver los movimientos de las manos podían leer tres o cuatro líneas de una tabla optométrica.
La vista de los tres pacientes sigue mejorando, dice Bennett. El joven de 19 años, que regresó a Italia, ya no necesita ayuda para caminar de noche.
Cuando nació Alisha Bacoccini, su madre, Eve Skidmore, pudo decir de inmediato que algo andaba mal. Alisha parecía centrarse solo en la luz brillante, como una ventana o una lámpara, dice Skidmore. Ella pensó que su hija podría necesitar lentes, pero el oftalmólogo dijo que la niña se estaba quedando ciega y que no se podía hacer nada. Fue diagnosticada con una enfermedad ocular progresiva a los 11 meses, y una prueba genética finalmente identificó la enfermedad como LCA. Cuando era niña, Alisha todavía podía ver lo suficiente como para jugar fútbol con una pelota blanca sobre hierba verde. "Fue extremadamente rápida", dice Skidmore, que compensó por no ver la pelota en el aire. Alrededor del octavo grado, Alisha perdió incluso esa visión limitada.
Hoy puede leer el texto en una brillante pantalla de computadora pero no en un libro. Ella trabaja como masajista. Si pudiera ver mejor, el trabajo de sus sueños sería trabajar como patóloga forense: devora las novelas de Patricia Cornwell grabadas. Skidmore desea que su hija pueda recuperar la vista suficiente "para ver las estrellas en el cielo y un arco iris, porque nunca ha visto eso".
Bacoccini dice que se da cuenta de que su vista puede no mejorar en el estudio de terapia génica e incluso podría empeorar. Ella se ofreció a participar para poder "ayudar a descubrir cómo solucionar la ceguera", dice.
Tres meses después de que Maguire inyectara a los ojos de Bacoccini los virus que portaban el gen de la retina, sus ojos eran diez veces más sensibles a la luz y su visión periférica había mejorado, pero no podía leer una tabla optométrica mejor que antes. Bennett dice que hay varias razones por las que el tratamiento puede no estar funcionando bien para ella, por ejemplo, los circuitos neuronales entre el ojo y el cerebro de Bacoccini pueden no funcionar correctamente.
Bacoccini es parte de una segunda fase del estudio que dio a tres pacientes con LCA una dosis mayor de terapia génica que la que recibieron los primeros tres voluntarios. Uno de los otros pacientes en el grupo de Bacoccini es un niño belga de 9 años, que ha mostrado algunas de las mejoras más dramáticas hasta el momento. Puede ver detalles de caras por primera vez y ya no necesita un dispositivo de aumento especial para ver la pizarra en la escuela. Cuanto más joven es el paciente, creen Bennett y Maguire, más posibilidades tiene la pareja de revertir la ceguera causada por LCA. Eventualmente esperan tratar a los bebés.
La investigación biomédica a menudo involucra grandes equipos de colaboradores, pero los estudios de terapia génica son un caso extremo. El artículo del año pasado en el New England Journal of Medicine que anunció el éxito inicial de la terapia génica para la ceguera enumeró a 32 coautores, desde los biólogos moleculares que diseñaron el virus hasta los médicos italianos que encontraron a los pacientes. Bennett, el autor principal, dirige este grupo desde una pequeña oficina fuera de su laboratorio. El espacio está repleto de cuadernos y carpetas y está decorado con fotografías de sus tres hijos, portadas de diarios y algunas fotos de Lancelot, que ahora tiene 8 años y aún se ve bien.
Maguire afirma que su papel de dar inyecciones a los pacientes es menor: "Acabo de cargar los camiones". Pero él es, después de todo, uno de los expertos clínicos. "Con las enfermedades [de ceguera hereditaria], hay una enorme superposición emocional", dice. "Los médicos siempre los consideraron incurables y les dijeron a los pacientes que no hay nada que podamos hacer por usted. El hecho de que esto parece estar funcionando es extremadamente emocionante".
El éxito del juicio de LCA ha atraído mucho la atención de Bennett y Maguire, "una cantidad incómoda de atención", dice, incluidas las invitaciones de miembros del Congreso para informarles sobre el trabajo. Pero el dúo parece tomarlo con calma. Bennett ha estado recibiendo media docena de llamadas telefónicas y correos electrónicos al día de pacientes ciegos o sus padres que han escuchado sobre el estudio de LCA. "Les respondo a todos. Todas estas personas están muy, muy molestas por quedarse ciegas o ser ciegas", dice ella. Sin duda, es poco probable que encajen en el ensayo de LCA porque no tienen la falla genética correcta. Pero ella les dice que se realicen pruebas de genes de ceguera de todos modos porque un tratamiento de terapia génica para su enfermedad puede surgir en unos pocos años.
Pronto, Maguire y Bennett esperan comenzar los experimentos con gatos abisinios con LCA causados por una mutación genética diferente de la que se han centrado hasta ahora. También están planeando un ensayo clínico de terapia génica para una forma de enfermedad de Stargardt, o degeneración macular juvenil, que afecta a unas 25, 000 personas en los Estados Unidos y que han tratado con éxito en ratones diseñados para tener la enfermedad. Ahora que se ha demostrado que la terapia génica se puede realizar de manera segura en el ojo, las compañías están explorando formas de usar la técnica para tratar enfermedades que no son necesariamente de origen genético. Por ejemplo, la introducción de un gen que controla el crecimiento de los vasos sanguíneos podría retrasar la degeneración macular relacionada con la edad, que afecta a más de diez millones de estadounidenses.
A pesar de sus éxitos médicos de alto vuelo, Bennett y Maguire conducen para trabajar en autos de diez años de edad. En casa, ella se relaja cultivando un huerto y tocando el piano de cola de su abuela, y él pinta escenas de granja de estilo folk, detalladas, que representan "cada brizna de hierba", dice Bennett. ("Hay un pequeño trastorno obsesivo-compulsivo", explica Maguire sobre sus pasatiempos). Su hijo menor se fue a la universidad, pero cuidan de dos perros, un acuario de peces y tortugas y unos 15 pinzones; el último pasatiempo de Maguire es observar comportamiento de las aves La familia "tiene un umbral alto para el desorden", dice Maguire.
Bennett se queda despierto hasta tarde en la noche escribiendo informes y otorgando solicitudes y planeando más experimentos. Está tan motivada como su padre cuando trabajaba en el láser de gas. "Existe esta increíble emoción de que estás a punto de romper una barrera en algo", dice ella.
Jocelyn Kaiser cubre la investigación biomédica y la política de la revista Science .
Stephen Voss recientemente fotografió la degradación ambiental en China. Ambos viven en Washington DC
