Investigación Clínica de la FQ:

André Cantin, M.D.

Un Viaje con Destino

La fibrosis quística es una enfermedad crónica, con frecuencia devastadora, en la cual la mayor parte de de la morbilidad se encuentra asociada a enfermedad pulmonar. A pesar de los principales problemas de salud que continúan afligiendo a personas que tienen fibrosis quística, existe un creciente número de jóvenes y no tan jóvenes altamente productivos que están demostrando al mundo que esta enfermedad no les impide necesariamente el alcanzar su destino.

La meta de la investigación clínica es la de asegurar que un día, todas las personas con fibrosis quística hagan el viaje hacia su destino sin preocuparse por las consecuencias de la fibrosis quística en la salud.

La fibrosis quística es una enfermedad de tejidos con estructuras tubulares revestidas por un epitelio que secreta fluidos ricos en proteínas. Una de las proteínas más importantes secretada en los fluidos de los tejidos enfermos es la mucina. Los órganos que se encuentran clásicamente comprometidos en la fibrosis quística incluyen los senos paranasales, vías aéreas, hígado, páncreas, tracto gastrointestinal y sistema reproductivo. La causa de la fibrosis quística fue identificada por el doctor Lap-Chee Tsui del Hospital para Niños Enfermos de Toronto y sus colaboradores en 1989. La fibrosis quística es causada por un defecto genético único en el gen de la FQ localizado en el cromosoma 7. El gen de la FQ codifica una proteína conocida como reguladora de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística o CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). La proteína CFTR normalmente se inserta en la membrana de superficie de las células epiteliales que revisten membranas mucosas. La función de la CFTR es la de controlar el flujo de iones cargados negativamente (aniones), sobre todo cloruro y bicarbonato. La regulación de la circulación de iones a través de las membranas mucosas desempeña un papel clave al determinar la viscosidad del moco.

Han sido identificadas varias clases de mutaciones genéticas en individuos que tienen fibrosis quística. Las mutaciones genéticas asociadas con las formas más severas de fibrosis quística son las que se encuentran con más frecuencia en las clases I, II y III, mientras que las mutaciones genéticas de las clases IV y V a menudo se encuentran asociadas a manifestaciones clínicas leves. Las mutaciones de clase I producen la ausencia de transcripción del gen y por consiguiente la ausencia de proteína CFTR. Las mutaciones de clase II representan las mutaciones que se ven con más frecuencia en las fibrosis quísticas del norte de Europa y Norteamérica e incluyen la deleción de un aminoácido (mutación del codón DF508). Esta mutación da por resultado una proteína CFTR mal plegada que es degradada antes de que la mayor parte de la proteína pueda desplazarse a la membrana mucosa. Las mutaciones de clase III afectan la regulación de la apertura y cierre del canal aniónico de la CFTR mientras que las mutaciones de clase IV afectan la selectividad iónica de este canal. Por último, la mutación de clase V produce una proteína CFTR normal que es fabricada en menores cantidades y se encuentra asociada a una enfermedad más leve que a veces se manifiesta únicamente por infertilidad en hombres.

"Las funciones principales de la CFTR son las de secretar cloruro…"

Las funciones principales de la CFTR son las de secretar cloruro, bicarbonato y posiblemente un tercer anión orgánico conocido como glutatión. El glutatión es una molécula relativamente grande al ser comparada con otros iones y su característica principal es la presencia de un grupo sulfhidrilo (SH) el cual le otorga su propiedad antioxidante y le permite romper enlaces disulfuro. El bicarbonato es un ión esencial para el mantenimiento de un pH normal, y su ausencia se encuentra asociada a acidificación de fluidos en la superficie de las membranas mucosas. Por último, el transporte de cloruro controla la cantidad de sales y agua en el fluido en la superficie de la membrana mucosa.

La proteína más importante en la regulación de la viscosidad del moco en la superficie de las membranas mucosas es la mucina. La mucina es una proteína a la cual se encuentra ligada una gran cantidad de azúcar. La cantidad de agua que rodea los azúcares dentro de la estructura de la mucina desempeña un papel clave en la regulación de la viscosidad del moco. Además, la mucina tiene muchos enlaces disulfuro que pueden aumentar la viscosidad del moco. Por último, la viscosidad de la mucina es altamente dependiente del pH y la acidificación de las soluciones que contienen mucina produce un aumento de la viscosidad. Por esta razón se piensa que las principales funciones de la CFTR que son la regulación de la secreción de sales, agua, glutatión y bicarbonato pueden desempeñar papeles clave al determinar las propiedades visco-elásticas de la mucina. No obstante, es fundamental advertir que el moco en niños mayores y adultos con fibrosis quística contiene muchas moléculas diferentes a la mucina y que por lo tanto la modulación de la viscosidad de la secreción de la vía aérea por el agua, el glutatión y el pH puede no ser la misma que la observada con mucina pura en el tubo de ensayo.

"…la enfermedad pulmonar en la fibrosis quística es causada por un grave defecto en la depuración de moco de las vías aéreas."

Investigadores del laboratorio del doctor Jeffrey Wine en California han determinado recientemente que las secreciones ricas en mucina de las glándulas submucosas de las vías aéreas parecen ser más viscosas en ausencia de expresión de la CFTR. Es interesante observar que las células que expresan las más altas concentraciones de CFTR en las glándulas submucosas son aquellas que secretan la mayor cantidad de agua. También se encuentran células parecidas en menores cantidades en la superficie de las membranas mucosas de las vías aéreas y en otros tejidos secretores de moco. El grupo del doctor Richard Boucher en Carolina del Norte ha demostrado recientemente que el líquido en la superficie de las vías aéreas en las cuales existe una deficiente expresión de CFTR se halla notablemente deshidratado. Esto se encuentra asociado a la formación de placas de moco pegajoso y espeso que pueden ser identificadas en las vías aéreas de individuos con fibrosis quística. Basada en estas observaciones y en aquellas de muchos otros investigadores en las últimas dos décadas, existe una opinión, ahora ampliamente aceptada, de que la enfermedad pulmonar en la fibrosis quística es causada por un grave defecto en la depuración de moco de las vías aéreas. Es probable que este defecto en la depuración de moco esté además asociado a defensas locales del huésped alteradas, todo lo cual conduce a la acumulación y proliferación de bacterias en la superficie de la vía aérea. La presencia de bacterias desencadena rápidamente una respuesta inflamatoria caracterizada por migración de células blancas de la sangre conocidas como neutrófilos a la superficie de la vía aérea. Los neutrófilos de la vía aérea liberan productos tóxicos en un intento de destruir a las bacterias; sin embargo, por razones que no se comprenden con claridad, esta respuesta inflamatoria no tiene éxito en destruir a las bacterias. La respuesta inflamatoria se vuelve excesiva llevando a destrucción tisular no solo por las bacterias sino también por los productos de las mismas células blancas sanguíneas. Uno de los principales productos perjudiciales liberado por las células blancas es una enzima conocida como elastasa que puede degradar los tejidos de la vía aérea, aumentar la secreción de moco y atraer más células blancas sanguíneas que producen daño. Además, la elastasa denuda los receptores de las células blancas sanguíneas y las proteínas de la superficie de las bacterias produciendo una ingestión defectuosa de bacterias por parte de las células blancas.

En estos últimos años, la investigación clínica ha estado basada en la comprensión que tenemos de la fisiopatología de la fibrosis quística y ha producido cambios en nuestra práctica. Tres ejemplos de cambios en nuestra práctica clínica que han resultado directamente de la investigación clínica en la fibrosis quística son el uso de antibióticos aerosolizados, DNasa aerosolizada y el cuidado que ahora damos a la prevención de la infección con ciertas bacterias, sobre todo del complejo B. cepacia. Aunque estos cambios en la práctica clínica claramente han producido una mejora para muchas personas con fibrosis quística, aún resta mucho por hacer. Se están estudiando varias estrategias nuevas en programas de investigación clínica.

"Las estrategias terapéuticas que están siendo investigadas en la actualidad…"

Las estrategias terapéuticas que están siendo investigadas en la actualidad se dirigen a la fisiopatología de la fibrosis quística bajo todos sus aspectos incluyendo la corrección del gen anormal y la proteína anormal, el mejoramiento del transporte de iones en la membrana mucosa, el mejor tratamiento de la inflamación pulmonar, la infección y destrucción tisular y por último el reemplazo de los órganos que han fracasado a través de transplante.

La corrección del gen anormal ha sido un área de intensa investigación en los últimos 10 años. Los principales problemas han ocurrido en 2 áreas relacionadas del desarrollo de la terapia genética. Primero, la transferencia del gen normal a las células enfermas con frecuencia ha sido ineficiente y cuando fue mejorada la eficiencia, los abordajes estuvieron asociados a una muy corta duración de la expresión del gen normal. Esta falta de expresión sostenida del gen estuvo asociada con un segundo problema principal, el de la reacción inflamatoria iniciada por el vector utilizado para transferir el gen normal a los tejidos que afecta la FQ. La inflamación asociada con ciertos tipos de vectores no solo reduce la duración de la expresión del gen sino que además puede poner en peligro la vida. Estos problemas sumamente importantes han llevado recientemente a una reevaluación de todos los protocolos clínicos de terapia genética por parte de los investigadores, universidades y organismos reguladores. Aunque han acontecido muchos cambios importantes en los enfoques de la terapia genética para la fibrosis quística, el campo aún es muy activo. Uno de los progresos más prometedores que actualmente está siendo investigado involucra a un vector de transferencia conocido como virus adeno-asociado (VAA). El vector VAA parece no producir enfermedad en humanos y no está asociado a reacción inflamatoria pero transfiere efectivamente los genes a las células epiteliales. Un estudio de fase I en pacientes con FQ demostró que utilizando este vector, el gen normal de la FQ puede ser llevado de forma segura a las células epiteliales en los senos, y esto produce un mejoramiento en la secreción de cloruro por las células. Un estudio de aerosoles de fase I, utilizando la misma estrategia, también demostró que el tratamiento es bien tolerado y que, interesantemente, el gen fue expresado por noventa días a la máxima dosis utilizada en este estudio. La compañía Targeted Genetics está trabajando actualmente con la Fundación de Fibrosis Quística en los Estados Unidos para investigar más sobre el desarrollo de esta estrategia de terapia genética. Ha comenzado un estudio de fase II en 36 pacientes para determinar el efecto de esta terapia sobre la función pulmonar y la bacteriología del esputo.

Otra estrategia dirigida al defecto genético que es apropiada para aquellos pacientes con mutaciones de clase I es el uso de drogas que permiten que ocurra la transcripción del gen a pesar de la presencia de una mutación. Esta estrategia solo es válida para el 10% de los pacientes con fibrosis quística que tienen una mutación genética que produce la falta de transcripción del gen. Algunas poblaciones de pacientes con fibrosis quística como la población de judíos Ashkenazi expresan con una incidencia mucho mayor este tipo de mutación genética y una de las estrategias prometedoras que puede ayudar a estas personas es el uso de gentamicina aerosolizada. Se ha demostrado que la administración tópica de gentamicina en la superficie nasal corrige el transporte de cloruro en los pacientes de fibrosis quística con esta mutación de clase I. Actualmente, los ensayos clínicos de esta estrategia continúan en Israel y en la Universidad de Alabama.

Además de los desarrollos terapéuticos que se dirigen al gen, ahora muchos grupos están estudiando estrategias que se dirijan directamente a la proteína CFTR. La mutación más común que lleva a la fibrosis quística es la de clase II DF508 que da por resultado una proteína con plegamiento insuficiente que no le permite desplazarse a la superficie de la célula en donde normalmente cumple sus funciones. La doctora Pamela Zeitlin de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore ha demostrado en los últimos años que es posible tratar a las células epiteliales que contienen esta mutación tan frecuente con drogas que permiten que la proteína mal formada se desplace hacia su ubicación normal y continúe al menos parte de su función normal. La doctora Zeitlin ha terminado algunos ensayos clínicos tempranos en pacientes con FQ y ha demostrado que el tratamiento con 4-fenilbutirato de sodio es bien tolerado por los pacientes y actualmente su grupo como así también un grupo en la Universidad de Pennsylvania están investigando la utilidad de esta droga en ensayos clínicos más extensos.

Además de las estrategias que tienen por objetivo movilizar a la proteína CFTR hacia la superficie de la membrana, varios grupos están investigando la posibilidad de utilizar otras drogas que puedan activar las pequeñas cantidades de proteína CFTR que aún están presentes en la membrana mucosa de pacientes con fibrosis quística. La suposición lógica de esta estrategia es que si se puede aumentar notablemente la función de las pocas proteínas CFTR restantes, entonces las manifestaciones de la fibrosis quística pueden ser disminuidas. Ha sido demostrado que varias drogas incluyendo el CPX (8-ciclopentil-1,3-dipropilxantina), la genisteína, y una nueva clase de drogas conocidas como 7,8-Benzoflavonas (alfa-Naftoflavonas) pueden activar directamente a la proteína CFTR defectuosa, restaurando de este modo al menos parte de sus propiedades de transportador de aniones. Investigadores del Hospital de Niños de Filadelfia están analizando una estrategia terapéutica utilizado genisteína y 4-fenilbutirato de sodio en un intento por aumentar la cantidad de proteína CFTR así como su función en los pacientes con FQ.

Aunque la activación de la proteína CFTR defectuosa puede resultar ser exitosa, varios investigadores han optado por un enfoque alternativo en el cual los canales aniónicos no relacionados a la CFTR son reclutados y activados utilizando diferentes drogas nuevas. Existe una clase de proteínas transportadoras de cloruro conocidas como canales de cloruro calcio dependientes que pueden, si la teoría es correcta, ser capaces de reemplazar la función deficiente de la CFTR. Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte han desarrollado moléculas que estimulan estos diversos canales de cloruro. Recientemente ha sido completado un estudio clínico, utilizando una de estas moléculas conocida como INS365, y ha demostrado que la droga es segura. No obstante, la droga fue rápidamente degradada en el pulmón y estos investigadores están ahora llevando a cabo estudios clínicos con un derivado más estable de esta misma clase de droga. Este nuevo derivado es conocido como INS37217. Otros investigadores que trabajan con la compañía conocida como MoliChem Medicines Inc. están analizando la utilidad potencial de la Moi1901 también conocida como duramicina para intensificar el transporte de cloruro a través del epitelio en la fibrosis quística.

La investigación clínica también está siendo dirigida para encontrar agentes y estrategias que mejorarán la depuración de moco de las vías aéreas. Un producto conocido como dextrán está siendo desarrollado por investigadores en Canadá como un posible modulador de las propiedades visco-elásticas del moco. Se acaba de completar un ensayo de fase I de dextrán aerosolizado en individuos normales en Toronto. Los estudios en animales y el ensayo de fase I en individuos normales sugieren que el producto es seguro y actualmente se está proyectando un ensayo de fase II para evaluar la aerosolización del dextrán en pacientes con fibrosis quística. Un enfoque alternativo para mejorar la depuración mucociliar es usar las tecnologías modernas aplicadas a técnicas de fisioterapia. Concretamente, ha habido algunos desarrollos con dispositivos de oscilación extratorácica de alta frecuencia y los investigadores están analizando ahora los beneficios potenciales de los chalecos de depuración mucociliar solos o en combinación con terapia de inhalación. Estos son ensayos multicéntricos que deberían proporcionar información clara respecto a técnicas de fisioterapia óptimas y más convenientes para la depuración mucociliar en la fibrosis quística.

"Está por terminarse un extenso ensayo sobre la vacuna contra Pseudomonas aeruginosa…"

Se están investigando varias estrategias para lograr una terapia anti-infecciosa y prevención más efectivas. Está por terminarse un extenso ensayo sobre la vacuna contra Pseudomonas aeruginosa en Europa y los resultados deberían estar disponibles dentro de un año. Además, uno de los estudios más interesantes y prometedores, que está siendo llevado a cabo actualmente tanto en Estados Unidos como en Europa, investiga la utilidad potencial de los antibióticos macrólidos para el tratamiento de la fibrosis quística en pacientes colonizados crónicamente por Pseudomonas aeruginosa. Los antibióticos macrólidos no son buenos antibióticos para Pseudomonas aeruginosa según los estudios microbiológicos tradicionales. Sin embargo, varios grupos de microbiología han demostrado en los últimos años que los macrólidos pueden afectar la expresión de genes importantes por Pseudomonas aeruginosa y en efecto pueden desempeñar un papel muy positivo en las enfermedades caracterizadas por un lento crecimiento de estas bacterias en capas conocidas como biopelículas (biofilms). Se están llevando a cabo ensayos de fase III con macrólidos en pacientes con fibrosis quística y los resultados deberían estar disponibles antes de la próxima Conferencia Norteamericana de Fibrosis Quística en 2002.

"…las defensas naturales del huésped pueden mejorarse utilizando nuevas terapias"

Además de las estrategias que utilizan antibióticos para tratar la infección pulmonar, uno de los conceptos más fascinantes y potencialmente interesantes es que las defensas naturales del huésped pueden mejorarse utilizando nuevas terapias. Por ejemplo, un producto normalmente secretado por nuestras células blancas de la sangre es el interferón-g (IFN-g). Sabemos que el IFN-g puede aumentar la capacidad de las células blancas sanguíneas de defendernos de varios organismos incluyendo virus y bacterias. Ahora el IFN-g ha sido clonado y purificado y ha sido demostrado que ayuda a ciertas poblaciones de pacientes que tienen infecciones crónicas. Un estudio de investigación clínica se encuentra ahora en progreso para examinar los beneficios potenciales del tratamiento con IFN-g en la fibrosis quística. Otra estrategia que intenta intensificar las defensas naturales del huésped es el uso de a1-antitripsina la cual es un inhibidor seguro y bien tolerado de la elastasa de las células blancas. El aerosol de a1-antitripsina es limitado por las grandes cantidades de proteína que deben ser aerosolizadas para suprimir efectivamente toda la elastasa pulmonar en pacientes con FQ. No obstante, PPL Therapeutics y Bayer han formado recientemente una sociedad que ha permitido la producción de grandes cantidades de a1-antitripsina humana en leche de oveja. Esta técnica ha permitido la producción de suficientes cantidades de proteína para completar un ensayo multicéntrico de a1-antitripsina aerosolizada en pacientes con FQ. Los resultados de estos estudios están siendo cotejados y analizados actualmente y deberían esta disponibles en los próximos meses.

Otro inhibidor de la elastasa que ha sido desarrollado por la doctora Eileen Remold y sus colegas en la Universidad de Harvard es una proteína conocida como inhibidor de la elastasa de monocitos y neutrófilos. Las pruebas practicadas en tubos de ensayo y en animales han demostrado una inhibición excelente de la elastasa y un buen perfil de seguridad. Es probable que próximamente tengamos mucha más información a cerca de la utilidad potencial del inhibidor de la elastasa como estrategia terapéutica en la enfermedad pulmonar de la fibrosis quística.

"…sin la preocupación de que la fibrosis quística trastorne su viaje."

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