Investigación básica y traslacional en párkinson

“La necesidad de estrechar lazos entre la investigación básica (preclínica) y la clínica, ha dado nacimiento al concepto de investigación traslacional, con un objetivo  fundamental de facilitar la transición e integración entra la investigación preclínica y clínica que redunden en beneficio de la salud” así define Analia Bortolozzi, Dra. en Neurociencias e investigadora del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona IIBB-CSIC, en su entrevista en la que hablamos de investigación traslacional en párkinson.

 

¿Qué es la investigación básica?

Por definición la investigación básica es aquella investigación que se lleva a cabo sin fines prácticos inmediatos, sino con el fin de incrementar el conocimiento de los principios fundamentales de la naturaleza, en nuestro caso de la biología y funcionamiento del cerebro para contribuir a una sociedad cada vez más avanzada y que responda mejor a los retos de la humanidad.

 

¿Qué estás investigando actualmente?

Nuestro laboratorio se centra en la investigación preclínica dentro de la investigación biomédica traslacional. La necesidad de estrechar lazos entre la investigación básica (preclínica) y la clínica ha dado nacimiento al concepto de la investigación traslacional con un objetivo fundamental que es facilitar la transición e integración entre la investigación preclínica y la clínica que redunden en beneficio de la salud.

De este modo, utilizando modelos animales de enfermedades mentales como la depresión en sí misma o su comorbilidad con la enfermedad de Parkinson investigamos las alteraciones sinápticas y los circuitos cerebrales implicados en estas enfermedades. A modo de ejemplo, un reciente artículo de nuestro grupo publicado en Mol Ther 2018, 26(2):550-567 muestra cómo cambios de la expresión de la proteína alfa-sinucleína hacia arriba (over-expression) o hacia abajo (down-expression) en las neuronas de serotonina o dopamina regulan negativamente la liberación sináptica de estos neurotransmisores en la corteza prefrontal o cuerpo estriado de los ratones. Esto abre la posibilidad de utilizar nuevas terapias basadas en oligonucleótidos inhibitorios para regular la expresión de genes de interés, en el caso concreto de la EP para reducir los niveles de la proteína alfa-sinucleína cuya expresión está aumentada (duplicada y triplicada) en el cerebro de pacientes con EP.

Otra de las líneas de interés de nuestro grupo se centra en identificar el/los sustrato/s neurobiológicos y los circuitos cerebrales implicados en uno de los trastornos mentales más severos como es la depresión que afecta a 1 de cada 6 personas, además de su comorbilidad con EP. En los últimos 10 años se han logrado dos avances fundamentales en el conocimiento de las causas biológicas de la depresión que nos plantean nuevos desafíos y oportunidades para el tratamiento de este trastorno. Éstos incluyen 1) la identificación de una región cerebral concreta, la corteza cingulada ventral anterior o corteza cingulada 25, que en estudios de neuroimagen muestra una hiperactivación en pacientes con depresión resistente a tratamiento y 2) el descubrimiento fortuito de los efectos antidepresivos de acción rápida de la quetamina, un agente inhibidor del receptor NMDA de glutamato. Cabe tener en consideración que los efectos antidepresivos de la quetamina aparecen después de una fase inicial caracterizada por efectos adversos disociativos. A pesar de estos avances, aún disponemos de modelos animales de depresión –la mayor parte de ellos relacionados con estrés– muy limitantes en la investigación preclínica para abordar el estudio del mecanismo de acción de nuevos tratamientos antidepresivos. Basándonos en estas observaciones, recientemente hemos generado un modelo de ratón con fenotipo depresivo después de reducir selectivamente la expresión de los transportadores de glutamato (GLAST y GLT-1) en los astrocitos de la corteza infralímbica (similar a la corteza cingulada 25 en humanos) que se traduce en una hiperactividad funcional como la descrita en los pacientes con depresión, dejando oportunidades para descubrir nuevas dianas de acción terapéutica (Glia 2019 67:1122-1137).

 

¿Cuál es el objetivo de la investigación?

Básicamente, perseguimos dos objetivos fundamentales. Por un lado identificar biomarcadores de alteraciones sinápticas que puedan ser utilizados como herramientas de diagnóstico temprano y seguimiento de la patología. Conocemos que en la EP, una de las primeras evidencias funcionales está relacionada con la pérdida de las conexiones sinápticas que implican al sistema monoaminérgico. En este sentido, estamos iniciando una colaboración con investigadores del Hospital Clinic y del Hospital Sant Pau, Barcelona para llevar a cabo un estudio traslacional utilizando biopsias de tejido cerebral post-mortem de pacientes con EP en diferentes estadios y en modelos animales de comorbilidad depresión/EP para identificar y caracterizar proteínas pre- y post-sinápticas que puedan estar alteradas en la enfermedad y sean útiles como biomarcadores.

En segundo lugar, descubrir nuevas dianas de acción terapéutica y evaluar la eficacia de potenciales tratamientos en la EP. En la última década, se han desarrollado varias estrategias experimentales dirigidas a reducir la acumulación intracelular de alfa-sinucleína y evitar la propagación célula-célula de especies reactivas de alfa-sinucleína. Nuestro laboratorio es pionero en la utilización de oligonucleótidos inhibitorios (small interfering RNAs – siRNA, oligonucleótidos antisentido – ASO, microRNAs) modificados químicamente para dirigirlos hacia las neuronas monoaminérgicas después de la administración intranasal o intracerebroventricular en roedores y monos. Estas moléculas son pequeñas secuencias de oligonucleótidos (18-21 bases) diseñadas para reducir selectivamente la expresión de genes. Nuestro grupo ha diseñado una secuencia de ASO conjugada con indatralina (inhibidor triple de los transportadores de monoaminas) capaz de reducir la expresión de alfa-sinucleína únicamente en las neuronas monoaminérgicas y revertir algunos de los síntomas preclínicos como el fenotipo depresivo de la EP en ratones y en monos.

 

¿Cómo la estáis llevando a cabo?

El tipo de investigación que realizamos se lleva a cabo mediante la utilización de varias aproximaciones experimentales que van desde la biología molecular-celular, hacia el entendimiento de la función de los circuitos cerebrales mediante técnicas de neuroimagen, neuroquímica y pruebas comportamentales en modelos de ratones con depresión y EP. Desarrollamos modelos de ratones que sobre-expresan la forma humana wild-type de alfa-sinucleína o con la mutación A53T mediante la infusión de un vector vírico adeno-asociado conocido como AAV que facilita la expresión del transgen en un tipo celular en concreto, en nuestro caso en las neuronas dopaminérgicas o serotonérgicas. También, utilizamos ratones transgénicos que expresan otras proteínas humanas de interés relacionadas con la EP como LRRK2 con la mutación G2019S y que están disponibles comercialmente. Estos modelos animales lo complementamos también con estrategias de silenciamiento de genes in vivo que incluyen RNA de interferencia (RNAi), microRNA o activación de la RNaseH mediante ASO, todas ellas dirigidas a disminuir la expresión del gen de interés en áreas cerebrales y células específicas (ej. neuronas o astrocitos).

 

¿Qué supone esta investigación para el estudio de la enfermedad de Parkinson?

Actualmente no existe cura para la EP y otras sinucleinopatías. Por lo tanto, la estrategia terapéutica basada en un ASO conjugado abre el camino para la inhibición selectiva de la expresión de alfa-sinucleína en neuronas monoaminérgicas vulnerables en la EP, resultando así en una menor acumulación de especies reactivas de alfa-sinucleína en regiones cerebrales conectadas anatómicamente. La optimización de estas moléculas de ASO para ser ensayadas en estudios clínicos supone un beneficio como terapia modificadora de la enfermedad.

 

¿A dónde crees que podría llegar esta investigación?

En una fase inicial nos hemos centrado en el diseño, caracterización y validación de la secuencia ASO conjugada con indatralina para reducir la expresión de alfa-sinucleína selectivamente en el sistema monoaminérgico de ratones sanos y ratones con síntomas de EP después de la administración intranasal e intracerebroventricular. En una segunda etapa, y en colaboración con el Dr. JH Kordower, Rush University Medical Center, Chicago, USA evaluamos la eficacia y seguridad de estas moléculas en monos envejecidos. Ambos estudios han sido exitosos, uno de ellos publicado en Mol Therapy y otro actualmente en segunda revisión. Ahora pretendemos hacer un paso más que implica la colaboración con una empresa privada para la optimización de la secuencia ASO para poder incluirse en un ensayo clínico de fase 1.

 

¿Con qué problemas te encuentras al hacer investigación en España?

Hacer investigación científica no ha sido nunca una tarea fácil y menos aún si eres mujer. Es una profesión que implica unos periodos de formación largos, a menudo en diferentes sitios, es muy competitiva y no suele proporcionar grandes sueldos. Por el contrario, es un trabajo muy gratificante para aquellos que quieren poner su capacidad y conocimiento frente a los retos constantes de la sociedad en la que vivimos. En estos momentos investigar en nuestro país es aún más difícil. Los motivos son muy diversos, pero quizás los podríamos resumir en: 1) escasas oportunidades para encontrar trabajo en el sector: contamos con contratos temporales y de baja remuneración; 2) limitada disponibilidad de recursos económicos para la financiación de proyectos de investigación; así como la adquisición de nuevas tecnologías/instrumentos en los centros de investigación: estos tienen costos crecientes y, sin embargo, en este punto los recursos económicos en España han ido disminuyendo en los últimos años; y 3) excesivas normas administrativas y fiscales que dificultan el trabajo de la investigación.

 

¿Algo más que quieras añadir?

Quisiera terminar la entrevista indicando que los científicos de cualquier campo tenemos la obligación de ser ambiciosos y ayudar a la ciencia a avanzar, es necesario que nuestros dirigentes políticos, nuestros empresarios y la sociedad en general tomen conciencia de ello y apoyen a la ciencia para que los avances científicos se traduzcan en mayor bienestar social.

 

Analia Bortolozzi es Licenciada en Farmacia, Dra. en Neurociencias e investigadora del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona IIBB-CSIC, IDIBAPS, CIBERSAM. Lleva más de 20 años de experiencia en investigación y más de 60 publicaciones científicas en formato artículos, revisiones, participaciones en libros y revistas, en el campo de la Biología Celular, Neurociencias y Neurofarmacología.

Su trabajo la llevó a ser coinventora de 3 patentes relacionadas con el diseño de moléculas de oligonucleótidos antisentidos con potencial terapéutico para la depresión y enfermedad de Parkinson.

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