Terapia experimental reprograma células del sistema inmune para frenar el daño cerebral del Parkinson

El sistema inmune trabaja con un criterio básico, distinguir lo propio de lo ajeno. En la enfermedad de Parkinson ese criterio falla, y se estima que gran parte del daño que sufren los pacientes proviene de esa confusión. Un equipo liderado por investigadores de la USS y el Centro Basal Ciencia & Vida consiguió frenar esa reacción equivocada en modelos preclínicos, modificando células de defensa para que apaguen la inflamación que daña a las neuronas desde etapas tempranas de la enfermedad. El trabajo fue publicado en la revista Cell Reports Medicine.

Todo empieza con una proteína llamada α-sinucleína, un componente habitual de las neuronas sanas. En las neuronas de las personas con Parkinson, esta proteína sufre una modificación química, llamada nitración, que cambia su estructura lo suficiente para que el organismo deje de reconocerla como propia.

Como resultado, se desencadena una reacción de defensa dirigida contra el propio tejido. Los linfocitos T, las células que dirigen la respuesta inmune, se activan contra esa versión alterada de la α-sinucleína, llegan al cerebro y despiertan a la microglía, las células encargadas de vigilar el tejido cerebral. La microglía se comporta entonces como si enfrentara una infección y libera sustancias que dañan lo que está a su alrededor. La reacción de la microglía comienza a generar más α-sinucleína alterada, por lo que esta inflamación se vuelve crónica y va matando neuronas a lo largo del tiempo, en especial a aquellas que producen dopamina, la molécula con la que el cerebro ordena el movimiento. Cada neurona dañada deja más proteína alterada, que vuelve a activar a los linfocitos, y el ciclo empieza de nuevo.

Interrumpir ese ciclo es el propósito del trabajo liderado por el Dr. Rodrigo Pacheco, académico de la Facultad de Medicina USS y director del Laboratorio de Neuroinmunología del Centro Basal Ciencia & Vida. Participan también investigadores de las facultades de Medicina y de Ciencias de la USS, junto con colaboradores del University College London, la Universidad de Chile y la Universidad Técnica de Dinamarca, entre otras instituciones.

Un proceso de inflamación como este podría combatirse con fármacos que bajan la actividad del sistema inmune, con el costo de dejar al organismo con menos defensas frente a otras amenazas. Lo que buscó el equipo fue lo contrario: una terapia capaz de inhibir la respuesta inmune específica contra la α-sinucleína alterada, sin modificar la respuesta inmune general.

Equipo del Laboratorio de Neuroinmunología, Centro Basal Ciencia & Vida (Fundación Ciencia & Vida/Universidad San Sebastián), dirigido por el Dr. Rodrigo Pacheco.

Una tecnología prestada de la oncología

La herramienta viene del tratamiento del cáncer. En las terapias CAR-T se extraen linfocitos (defensas) de la sangre del paciente y se les agrega en el laboratorio un receptor artificial, una antena hecha a medida para reconocer una molécula precisa del tumor. Una vez modificadas, esas células se devuelven al mismo paciente convertidas en un arma dirigida contra esa molécula específica, de manera que ataquen al tumor, pero no al tejido sano.

En el cáncer se sabe hace décadas que hay un problema inmunológico de fondo, y que se puede tratar potenciando el sistema inmune. En el Parkinson, en cambio, el estudio del sistema inmune es mucho más joven, empezó hace unos 15 o 20 años. Por eso plantear una inmunoterapia, y sobre todo una terapia CAR-T, resulta muy novedoso”, explica el Dr. Pacheco.

Su equipo hizo dos cambios en esa tecnología. El primero tiene que ver con qué reconoce la antena, que en el caso del Parkinson no es un tumor sino la α-sinucleína alterada. El segundo define qué hace la célula cuando encuentra lo que busca. En el cáncer, la terapia CAR-T destruye lo que reconoce; por el contrario, en el caso del Parkinson se busca inhibir la reacción inflamatoria de las defensas contra la sinucleína alterada. Por lo tanto, los investigadores le agregaron un gen (el Foxp3) que transforma a las células CAR-T en linfocitos T reguladores, encargados de apagar las respuestas inmunes. La antena la lleva hasta la proteína alterada donde se esté iniciando la enfermedad y, al llegar, en vez de atacarla, calma la inflamación a su alrededor, evitando la propagación posterior del proceso.

Para fabricar esa antena hacía falta un anticuerpo capaz de distinguir la versión alterada de la sana, ya que la α-sinucleína normal cumple funciones en neuronas de todo el organismo, tanto en las del cerebro, como las de la piel y el intestino, entre otras. Los investigadores inmunizaron ratones con un fragmento de la proteína alterada y revisaron cientos de anticuerpos producidos por los animales, hasta dar con uno, bautizado 1A11, que se une a la versión alterada y no a la normal. Con esa pieza capaz de reconocer la proteína alterada se construyó la punta de la antena de la terapia CAR-T para Parkinson.

Dos escenarios de prueba

Las células reprogramadas se probaron en dos modelos preclínicos de la enfermedad. “Cuando una terapia funciona en un solo modelo, siempre queda la duda de si el resultado depende de ese modelo en particular. Que funcione también en un segundo modelo sugiere una efectividad más universal, y eso da luces de que podría ser útil en humanos”, señala el Dr. Pacheco.

En el primero, el Parkinson se induce con un virus modificado que introduce el gen humano de la α-sinucleína en la estructura del cerebro que contiene las neuronas productoras de dopamina, que controlan los movimientos voluntarios. Los ratones sin terapia CAR-T perdieron cerca de un 31% de esas neuronas, y los que fueron tratados, alrededor de un 18%. La comparación decisiva vino de un tercer grupo, que recibió las mismas células reguladoras, pero con la antena apuntando a una molécula ajena al Parkinson. Ese grupo perdió tantas neuronas como los animales sin tratar, de modo que el efecto no viene de las células por sí solas, sino de la antena que las guía.

El segundo modelo son ratones que desarrollan la enfermedad de manera espontánea en la medida que envejecen. Una sola dosis, administrada antes de que aparecieran los síntomas, mejoró el desempeño motor y redujo la inflamación cerebral, y el beneficio motor seguía presente veinte semanas después de la inyección. Repetir la administración aumentó la potencia de la terapia y disminuyó también los depósitos de proteína alterada en el cerebro y en el intestino.

Así se ve la región del cerebro donde ocurre la pérdida de neuronas que caracteriza al Parkinson. La tinción distingue por color a las que producen dopamina (en rojo) entre el resto de las neuronas (en verde), y permite contar cuántas sobreviven. La muestra corresponde a un modelo preclínico tratado con las células reprogramadas. Imagen del estudio publicado en Cell Reports Medicine.

La terapia, por ahora, se ha probado sólo en modelos preclínicos, que reproducen parcialmente lo que ocurre en las personas. El equipo ya construyó una versión de estas células con componentes humanos, a partir de linfocitos de donantes sanos, y comprobó en el laboratorio que se activan al reconocer la proteína alterada. El paso siguiente es probarlas con células de pacientes y, posteriormente, en ensayos clínicos que evalúen su seguridad y su eficacia. La lógica, además, no se agota en el Parkinson:  bajo el mismo principio de apagar una respuesta inmune que resulta perjudicial, ya se exploran terapias CAR-T para el rechazo de trasplantes y enfermedades como el lupus.

Una señal en la sangre

El anticuerpo 1A11 abre una segunda línea de trabajo. Aplicado a muestras de sangre de pacientes con Parkinson y de personas sanas de edades similares, se unió mucho más a las de los pacientes, lo que indica que la proteína alterada circula en su sangre. La marca era más intensa mientras más avanzada estaba la enfermedad, de modo que el mismo anticuerpo detrás de la terapia podría servir para detectar y monitorear el avance del Parkinson con un análisis de sangre.

Rodrigo Pacheco destaca que detrás de estos resultados hay un equipo que tuvo que ampliar su propio repertorio técnico. El Laboratorio de Neuroinmunología no trabajaba con la generación de virus ni con la modificación de linfocitos, un conocimiento que llegó desde la inmunología del cáncer a través de Álvaro Lladser y Ernesto López. Valentina Ugalde y Sandra Espinoza se especializaron en esas técnicas hasta hacerlas propias.

Lo que más nos cautiva como equipo es la posibilidad de integrar distintas aplicaciones y áreas de conocimiento para transformar esta idea en una solución biomédica real”, dice Valentina Ugalde, primera autora del estudio.

La investigación contó con financiamiento de ANID, a través del Financiamiento Basal del Centro Ciencia & Vida, un Fondecyt y un Fondef, y de la Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research. La estrategia terapéutica está protegida por una solicitud de patente internacional en trámite.