Robarle una base al cáncer: la edición de precisión para una inmunoterapia más segura

Del Laboratorio Kiem, División de Ciencias Traslacionales y Terapéuticas

La inmunoterapia ha transformado el tratamiento de muchos cánceres, pero uno de sus mayores obstáculos sigue siendo la toxicidad “on target”, que es la destrucción indeseada de células sanas que comparten marcadores de superficie con los tumores. Este desafío es especialmente crítico en la leucemia mieloide aguda (LMA), en la que los tratamientos dirigidos al antígeno mieloide CD33 pueden eliminar eficazmente las células malignas. Desafortunadamente, el CD33 también está presente en las células madre y progenitoras hematopoyéticas (CMPH) normales formadoras de sangre, por lo que las personas tratadas con fármacos dirigidos al CD33 corren el riesgo de padecer mielosupresión prolongada, hipogammaglobulinemia e infecciones o hemorragias potencialmente mortales. El problema no es la falta de tratamientos eficaces, puesto que existen varios enfoques dirigidos al CD33, como los linfocitos T-CAR experimentales dirigidos al CD33 y el conjugado anticuerpo-fármaco que la Administración de Alimentos y Medicamentos aprobó, gemtuzumab ozogamicina (GO), desarrollado en el laboratorio de Bernstein aquí en Fred Hutch. Más bien, la barrera es que estos fármacos potentes no pueden distinguir entre la leucemia y las células madre sanas necesarias para la regeneración sanguínea de por vida.

Una solución prometedora consiste en diseñar las CMPH del donante para que dejen de expresar CD33, haciéndolas resistentes a los fármacos dirigidos a este antígeno, pero conservando su capacidad para regenerar todo el sistema sanguíneo. Estudios previos que utilizaron CRISPR/Cas9 revelaron que la ablación del CD33 no afectó la repoblación hematopoyética y confirió la protección contra GO y los linfocitos T-CAR del CD33. Sin embargo, la edición tradicional basada en Cas9 introduce roturas de doble cadena en el ADN (DSB), las cuales pueden tener efectos negativos como desencadenar la activación de p53, generar inserciones o deleciones grandes indeseadas (indels), y causar translocaciones cromosómicas donde un fragmento de un cromosoma se rompe y se adhiere a un cromosoma diferente. Estos riesgos son sobre todo preocupantes para las CMPH, donde la estabilidad genómica es esencial para el prendimiento del injerto a largo plazo de células que conservan la capacidad de generar todas las células sanguíneas que necesitamos para estar saludables.

Un estudio reciente de Nature Communications del laboratorio de Kiem explora una alternativa más segura a las nucleasas Cas9: los editores de bases. A diferencia de las nucleasas, que crean roturas de doble cadena (DSB), los editores de bases pueden reescribir con precisión nucleótidos individuales sin cortar el ADN. El trabajo, dirigido por el científico de planta, el Dr. Olivier Humbert y el Dr. Hans-Peter Kiem, en colaboración con el grupo del Dr. Siddhartha Mukherjee de Columbia (sí, el autor de El emperador de todos los males), utilizó un editor de bases de adenina (ABE8e) para imitar un polimorfismo de nucleótido único del CD33 que ocurre de forma natural. Esta variante elimina la expresión superficial de longitud completa del CD33, “borrando” de manera eficaz la proteína sin causar indels. Al aprovechar un cambio ya tolerado en seres humanos, el equipo demostró una estrategia que aminora los riesgos de seguridad mientras conserva el potencial terapéutico.

Diseño de células madre de donantes para resistir el tratamiento T-CAR dirigido a las CD33 en la LMA.
Las células madre hematopoyéticas de un donante alogénico pueden ser modificadas genéticamente para eliminar las CD33 (deleción del CD33 o CD33-KO, en inglés) antes del trasplante en pacientes con leucemia mieloide aguda (LMA). Mientras que los linfocitos T-CAR dirigidos a las CD33 eliminan las células leucémicas CD33+, estos también enriquecen las CMH del donante de las CD33-KO que conservan la capacidad hematopoyética. Este efecto dual permite tanto la destrucción del tumor como la protección de las células madre sanas derivadas del donante de la toxicidad “on target” de los T-CAR.

El equipo de investigación demostró que las CMPH humanas editadas por bases conservaron la funcionalidad normal y pudieron producir todas las células sanguíneas necesarias tanto en modelos de ratón como en estudios de trasplante en primates no humanos, siendo estos últimos el criterio de referencia para la validación preclínica de los tratamientos con las CMPH. Es importante destacar que las células editadas resistieron la destrucción por GO in vivo, lo que provocó que las células CD33-negativas se enriquecieran de forma selectiva. Este enriquecimiento pone de manifiesto una poderosa demostración conceptual: la resistencia diseñada puede servir no solo como un mecanismo de seguridad sino también para seleccionar las células editadas genéticamente tras el trasplante, lo que aborda uno de los mayores obstáculos en el campo de la genoterapia con las CMPH que es lograr y mantener una alta proporción de células modificadas.

Para probar el potencial de la edición múltiple, el laboratorio de Kiem combinó la ablación del CD33 con una segunda edición en los promotores de γ-globina que reactiva la hemoglobina fetal (HbF), una estrategia de gran interés para tratar hemoglobinopatías como la anemia drepanocítica. Por medio del editor de bases de adenina (ABE8e), el equipo de investigación logró una eficiencia de edición dual superior al 70 %, y las células resultantes mostraron un prendimiento del injerto permanente en primates, con un aumento continuo de la HbF. Este hallazgo ilustra cómo la edición del CD33 podría funcionar como un locus “selector” ampliamente pertinente para enriquecer ediciones terapéuticas en otros genes, al mismo tiempo que se mantiene la seguridad y la integridad hematopoyética.

En conjunto, estos resultados destacan el potencial que tiene la edición de bases como una alternativa más segura y flexible a la edición génica basada en nucleasas para tratamientos con las CMPH. En el caso de la leucemia mieloide aguda (LMA), la edición del CD33 podría permitir el uso de inmunoterapias altamente eficaces sin el peligroso daño colateral a las células madre sanas. En términos más amplios, este trabajo sugiere una estrategia generalizable para el enriquecimiento in vivo de células editadas genéticamente, lo que abre nuevas oportunidades para el desarrollo de terapias de acondicionamiento más seguras y genoterapias duraderas, tanto para el cáncer como para otros trastornos sanguíneos hereditarios.


Los doctores Roland Walter y Hans-Peter Kiem, integrantes del Consorcio Oncológico de Fred Hutch, la Universidad de Washington y el hospital Seattle Children's contribuyeron con esta investigación.

Esta investigación destacada recibió financiamiento de los Institutos Nacionales de la Salud, la Fundación Helen Hay Whitney y el Departamento de Biotecnología del Gobierno de la India.

Borot F, Humbert O, Ehmsen JT, Fields E, Kohli S, Radtke S, Swing K, Pande D, Enstrom MR, Laszlo GS, Mayuranathan T, Ali AM, Weiss MJ, Yen JS, Newby GA, Walter RB, Liu DR, Mukherjee S, Kiem H. 2025. Multiplex base editing to protect from CD33 directed drugs for immune and gene therapy. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-025-59713-2

Jenny Waters (ella)

Jenny Waters, redactora de Science Spotlight, es investigadora postdoctoral del laboratorio Hsieh de Fred Hutch. Investiga cómo la traducción del ARNm coordina la transformación y metástasis del cáncer de vejiga mediante la regulación postranscripcional de la expresión de proteínas oncogénicas. Fuera del laboratorio, a Jenny le gusta convivir con sus perros, convencer a su esposo de que la acompañe a correr en las montañas y fingir que cada loma empinada es sólo una “leve inclinación”.

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