ECONSALUT: El potencial de l'edició epigenètica

Epigenetic editing: from concept to clinic

El present article de revisió, "Epigenetic editing: from concept to clinic" d'Elizabeth A. Heller, Lacramioara Bintu i Marianne G. Rots, ofereix una anàlisi detallada de l'evolució de l'edició epigenètica (EE) des dels seus inicis fins als assajos clínics, destacant-ne el potencial com a nova estratègia terapèutica que permet reprogramar l'expressió gènica sense modificar la seqüència d'ADN.

1. Concepte i Fonaments de l'Edició Epigenètica (EE)

L'edició epigenètica es defineix com la reescriptura dirigida de modificacions epigenètiques en un locus genòmic específic per alterar-ne el funcionament, com ara l'expressió gènica.

Diferència amb l'Edició Genòmica: A diferència de l'edició genòmica (com el CRISPR-Cas9), l'EE modifica la signatura epigenètica (el programari), no el genoma mateix (el hardware). Això ofereix un enfocament potencialment més segur i reversible.
Mecanismes Epigenètics: L'expressió gènica està regulada pels mecanismes epigenètics, que inclouen modificacions químiques de l'ADN (metilació de la citosina) i modificacions post-traduccionals de les histones. La disregulació epigenètica s'associa freqüentment amb gairebé totes les malalties humanes, impulsant la recerca d'intervencions.
Editors Directes vs. Indirectes: El present article se centra en els editors epigenètics directes, que utilitzen dominis efectors catalítics (escriptors o esborradors d'enzims) fusionats a un domini d'unió a l'ADN programable (DBD) per escriure o esborrar directament les modificacions. En canvi, els editors indirectes, com els factors de transcripció artificials (ATFs), recluten la maquinària epigenètica endògena per canviar indirectament la signatura, amb efectes que solen ser menys previsibles i més transitoris.

2. Evolució Històrica i Impuls de la Investigació

Tot i que el concepte d'orientar un efector catalític a un locus genòmic es va reportar per primera vegada el 2003, l'EE va ser un camp relativament ignorat durant una dècada.

Catalitzador CRISPR: El desenvolupament de la plataforma CRISPR (un domini d'unió a l'ADN assequible, flexible i altament específic) va revolucionar el camp. La seva versió desnucleasa (dCas9) va fer que l'EE fos àmpliament accessible.
Models d'Èxit: Les demostracions recents in vivo d'un silenciament gènic terapèutic durador i eficient en models de ratolins i micos mitjançant EE (comparable al knock-out de CRISPR) han generat un gran interès.

3. Consideracions Crucials per a l'EE Eficient i Segura (Desafiaments Inicials)

L'EE es va enfrontar inicialment a quatre grans obstacles, que la investigació ha anat superant:

Suficiència i Eficàcia: Els primers estudis van demostrar que l'escriptura o l'esborrament de marques epigenètiques és suficient per canviar l'expressió gènica en la majoria dels casos, provant la causalitat i no només l'associació. No obstant això, l'eficàcia depèn del context (tipus de cèl·lula, locus objectiu i efector epigenètic). La confusió rau en el coneixement limitat del vincle mecanicista entre la transcripció i la cromatina.
Especificitat del Locus: L'EE ha d'evitar modificacions no desitjades (off-target) en altres regions del genoma. Tot i que el CRISPR simplifica l'orientació, el dCas9 utilitzat en l'EE pot tenir problemes d'especificitat. L'ús de dominis més petits, com les proteïnes de dit de zinc (ZFPs) i els TALE (utilitzats en els primers assajos clínics d'EE), podria ser més rellevant clínicament a causa de la seva mida més petita, menor immunogenicitat i mode d'unió.
Accessibilitat al Locus Silenciat: Inicialment es temia que l'heterocromatina (ADN molt empaquetat) limités l'accés dels editors. Els estudis han confirmat que l'heterocromatina no impedeix l'accés als editors epigenètics, tot i que sí que afecta la cinètica de la unió.
Estabilitat de la Reprogramació (Memòria Epigenètica): Un dels principals reptes és garantir que el canvi d'expressió gènica es mantingui un cop l'editor epigenètic (que s'administra de manera transitòria) s'hagi eliminat del sistema (hit-and-run).
- S'ha demostrat que la combinació d'editors repressius (especialment el silenciament mitjançant metilació de l'ADN i els efectes indirectes del domini KRAB sobre les modificacions d'histones) augmenta el manteniment del silenciament gènic.
- Un estudi innovador va demostrar que l'edició epigenètica per silenciar el gen PCSK9 (implicat en la hipercolesterolèmia) va ser duradora durant gairebé un any en primats no humans, fins i tot després de la regeneració hepàtica, i va ser totalment reversible mitjançant un activador dCas9–TET1.

4. La Promesa Terapèutica i la Traducció Clínica

L'EE és una estratègia prometedora per tractar una àmplia gamma de malalties, incloent-hi càncer, trastorns neurodegeneratius i genètics.

Estudis Preclínics In Vivo (Classe IV): Nombrosos estudis in vivo han demostrat el potencial terapèutic de l'EE, especialment en malalties neurològiques i psiquiàtriques.
- Trastorns Psiquiàtrics: L'EE s'ha aplicat per modular gens clau implicats en l'addicció (Fosb) i el trastorn d'estrès posttraumàtic (TEPT) (Cdk5).
- Malaltia d'Alzheimer i Parkinson: L'EE ha aconseguit silenciar gens com APP (precursor de la proteïna amiloide) o SNCA (alfa-sinucleïna) mitjançant la metilació de l'ADN.
Assajos Clínics: Diverses empreses s'han fundat per portar l'EE a la clínica. Els primers assajos clínics es van iniciar amb:
- OTX-2002 (Omega Therapeutics): Dissenyat per silenciar l'oncogèn MYC en el carcinoma hepatocel·lular. Tot i ser el primer a entrar en fase clínica el 2022, no va continuar.
- Tune-401 (Tune Therapeutics): Utilitza metilació d'ADN basada en CRISPR per reprimir gens del virus de l'hepatitis B (HBV).
- EPI-321 (Epicrispr): Orientat a restaurar la metilació d'ADN en el locus DUX4 per tractar la distròfia muscular facioescapulohumeral (FSHD).
- Sangamo Biosciences és un pioner en la utilització de ZFPs per a l'edició epigenètica, amb assajos que van començar fa dues dècades i que van servir de precedent de seguretat.

5. Repte Major: Mètodes d'Administració (Delivery)

L'administració segura i eficient de les grans construccions d'editors epigenètics continua sent un desafiament principal per a la traducció clínica.

Vehicles Virals (AAV): Els virus adenoassociats (AAV) són la via més utilitzada. No obstant això, la mida gran dels editors (Cas9 + domini efector) sovint excedeix la capacitat de càrrega de l'AAV, i hi ha risc de reaccions immunitàries adverses greus. S'estan explorant solucions com vectors duals AAV o variants de Cas més petites.
Nanopartícules Lipídiques (LNPs): Després de l'èxit de les vacunes d'ARNm, les LNPs s'estan utilitzant per lliurar editors d'ARNm d'EE. El lliurament mitjançant LNP va ser crucial per a la demostració d'eficàcia i durabilitat en el model de primats (PCSK9).
Altres Mètodes sense Vector: També s'estan investigant el lliurament mitjançant proteïnes recombinants, exosomes i lentivirus.

6. Conclusions i Perspectiva de Futur

L'EE ha avançat significativament, demostrant especificitat, eficàcia i un potencial terapèutic preclínic considerable. Tot i el progrés, les directrius clares sobre com induir una modulació sostinguda i eficaç de l'expressió gènica en qualsevol gen donat encara són majoritàriament absents.

Necessitat de Coneixement: El desenvolupament clínic actual supera el nostre coneixement de la regulació epigenètica, cosa que podria portar a provar agents subòptims.
Seguretat i Ètica: L'EE es considera menys invasiva i potencialment més fàcilment reversible que l'edició genòmica. També és molt menys probable que sigui heretable. No obstant això, es requereix una innovació rigorosa i responsable per garantir la seva aplicació segura. El suport tècnic i els recursos de l'edició d'ADN (incloent-hi els mètodes d'administració) "aplanaran el camí" perquè l'EE es converteixi en un nou actor en l'arena clínica.