Aproximación innovadora desarrollada por investigadores del IIS La Fe-UV-CIBEREHD para la terapia celular en enfermedades metabólicas hepáticas

Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IIS La Fe) y la Universitat de València (UV) liderados por el doctor Roque Bort ha logrado generar hepatocitos "sanos", a partir de una paciente con deficiencia de ornitina transcarbamilasa (OTCD), enfermedad hepática ligada al cromosoma X. Para ello, han seleccionado células no hepáticas que espontáneamente han silenciado el cromosoma X defectuoso para posteriormente diferenciarlas a hepatocitos.

La estrategia desarrollada por la Unidad Mixta IIS La Fe-UV de Investigación en Hepatología Experimental y Trasplante Hepático, integrada en el CIBEREHD, es doblemente interesante porque, por una parte, sería aplicable a otras enfermedades metabólicas ligadas al cromosoma X, no requiriendo manipulación del genoma de las células para corregir el error genético y por otra parte, se generarían células que al provenir del propio paciente, serían inmunológicamente compatibles.

La posibilidad de utilizar estos hepatocitos, derivados de células "sanas", en trasplante celular ofrecería una alternativa al trasplante de órgano entero, que no siempre es aplicable, sobre todo a edades tempranas del paciente. La prueba de concepto, llevada a cabo en ratones, abre nuevas perspectivas para la terapia celular de enfermedades metabólicas ligadas al cromosoma X.

Enfermedades ligadas al cromosoma X

Algunas enfermedades como la OTCD o la hemofilia, son patologías que van ligadas a uno de los cromosomas determinantes del sexo, el cromosoma X. En el caso de la OTCD, se trata de un error genético que causa la disfunción del metabolismo del ciclo de la urea. Las enfermedades genéticas ligadas al cromosoma X, se manifiestan siempre en los varones puesto que su único cromosoma X es el afectado.

Las mujeres heterocigóticas portadoras de OTCD tienen un cromosoma X íntegro y otro afectado y muestran una clínica muy variable, algunas con una patología muy severa mientras otras carecen de síntomas, aun teniendo el mismo defecto genético. Ello se vincula al hecho de cuál de los dos cromosomas X está activo en las células hepáticas.

La inactivación del cromosoma X

De los dos cromosomas X que toda mujer posee, solo uno de ellos resulta estar activo. Los alelos del cromosoma X se expresan aleatoriamente en los distintos tejidos o porciones de él, en un fenómeno que se denomina mosaicismo. La inactivación de uno u otro cromosoma X es un fenómeno epigenético aleatorio que conlleva el silenciamiento transcripcional de uno de los cromosomas X.

Así se entiende que cuando una mujer es portadora de una enfermedad genética ligada al cromosoma X, y solo uno de ellos está afectado, dependiendo de cuál de los dos cromosomas esté activo en el hígado (el íntegro o el afectado) se manifestará o no la enfermedad. "Si el cromosoma mayoritariamente expresado en el hígado es el que está dañado, entonces se manifestará el déficit metabólico característico de la enfermedad, pero si se expresa el que está íntegro, ese hígado funcionará correctamente y no habrá signos clínicos de la enfermedad", señala el catedrático doctor José V. Castell, director de la Unidad Mixta IIS La Fe-Universitat de València de Investigación en Hepatología Experimental y Trasplante Hepático.

Una estrategia singular

Los investigadores de la Unidad Mixta IIS La Fe-Universitat de València de Investigación en Hepatología Experimental y Trasplante Hepático, integrada en el CIBEREHD, han logrado separar fibroblastos dérmicos de una paciente heterocigota OTCD y que aleatoriamente expresan uno u otro cromosoma X, seleccionando aquellos que expresan el cromosoma no defectuoso. A ello sigue una trans-diferenciación a células muy similares a los hepatocitos adultos mediante reprogramación directa de los fibroblastos. Posteriormente, estas células "sanas" y diferenciadas se trasplantaron a ratones, dónde fueron capaces de colonizar el hígado y comportarse tal y como lo harían hepatocitos sanos, según nos ha referido con detalle el doctor Bort, investigador principal de este trabajo.

Según señalan los autores en el artículo que ha sido publicado en la revista Scientific Reports de Nature, con el título Derivation of Healthy Hepatocyte-Like Cells from a Female Patient with Ornithine Transcarbamylase Deficiency Through X-Inactivation Selection, una vez decidido el fenómeno de inactivación de uno u otro alelo del cromosoma X, el inactivado permanece en silencio durante el resto de la vida de esa célula y de sus células hijas o diferenciadas. Así pues, "las células provenientes de los fibroblastos seleccionados que expresaban el cromosoma X no defectuoso, posteriormente diferenciadas a hepatocitos, eran capaces de desarrollar las funciones metabólicas del ciclo de la urea y colonizar el hígado y expresar sus funciones cuando fueron trasplantadas a ratones" señaló el doctor Ramón Santamaría primer firmante del trabajo. A diferencia de las estrategias de terapia génica basadas en actuar sobre el genoma substituyendo o reparando el gen defectuoso lo cual implica una mayor dificultad y riesgos genéticos, el procedimiento concebido por estos investigadores se presenta como eficiente, de aplicación general y de menor riesgo que la ingeniería genética, y al tiempo al provenir del mismo paciente las probabilidades de rechazo inmunológico se minimizan. "Una aventura apasionante de cara un futuro terapéutico" ha señalado Guillem García co-autor de esta innovadora investigación. El estudio fue subvencionado por un proyecto de Investigación del Programa Estatal de Investigación, 2013-2016 concedido por el Ministerio de Economía y Competitividad al doctor Bort.

La Unidad de Hepatología Experimental, pionera en el trasplante celular de hepatocitos humanos

La Unidad de Hepatología Experimental, en colaboración con el Servicio de Gastroenterología Pediátrica (Dra. Carmen. Ribes) y la Unidad Hepática (Dr. José Mir) fueron pioneros en llevar a cabo los primeros trasplantes celulares de hepatocitos a pacientes pediátricos con enfermedades metabólicas en España. En aquellos casos se utilizaros hepatocitos aislados de un hígado de donante. Y su manejo clínico vino acompañado de tratamiento de inmunosupresión. La posibilidad de aplicar la presente estrategia al trasplante celular evitaría tener que recurrir a los inmunosupresores, por cuanto las células utilizadas serian del mismo receptor, ha señalado el doctor Castell.

Santamaria, R., Ballester, M., Garcia-Llorens, G. et al. Derivation of healthy hepatocyte-like cells from a female patient with ornithine transcarbamylase deficiency through X-inactivation selection. Sci Rep 12, 2308 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-06184-w

El equipo ha conseguido generar hepatocitos “sanos” a partir de células de una paciente con una enfermedad hepática ligada al cromosoma X

La estrategia no requiere manipulación genética correctora del genoma y es aplicable a otras enfermedades metabólicas relacionadas con defectos en el cromosoma X