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Hola, soy David Baltimore, profesor de biología en el Instituto de Tecnología de California.
Esta es la tercera charla de nuestra serie de charlas sobre el VIH.
¿Existen maneras de finalmente conquistarlo?
La charla de hoy va a ser acerca de algo que llamamos el gran desafío,
un intento de programar el sistema inmunitario para que haga cosas que normalmente no hace,
y en particular para ver si podemos adaptar esta forma de pensar al VIH.
Entonces, ¿qué queremos decir con la reprogramación del sistema inmune?
Lo que tenemos que hacer es crear vacunas o terapias que puedan poner en juego
anticuerpos u otros tipos de proteínas antivirales ...
también las células T, que normalmente no están allí.
Hay que modificar genéticamente las células del sistema inmune
mediante la incorporación de nuevos genes a las células,
para que produzcan proteínas que permitan que el sistema inmune
ataque las cosas que normalmente se niega a enfrentar
o normalmente no es capaz de enfrentar.
Tal enfoque nos da la libertad de usar métodos modernos de diseño de proteínas
para crear proteínas parecidas a los anticuerpos, las cuales luego podemos programar en
el sistema inmune y conseguir que el sistema inmune las haga por nosotros.
Los vectores que vamos a utilizar deben ser capaces de entrar en las células
que producen anticuerpos, que se llaman las células B,
pero la forma de entrar es probablemente a través de las células madre hematopoyéticas
porque engendran células B continuamente.
Por lo tanto, éste es el objetivo general de este proyecto, y que en realidad es un proyecto financiado
por el Programa de Salud Global de la Fundación Gates
y es considerado por ellos un gran reto.
El objetivo general es dirigir las células madre de la sangre
a convertirse en células B que son capaces de producir moléculas terapéuticas
contra el VIH, y si podemos hacer eso, contra otros patógenos.
Nuestros sistemas inmunes son notables.
Pueden crear reacciones en contra de moléculas que nunca se han visto antes.
Entonces si Union Carbide o Dupont hacen un nuevo tipo de entidad molecular
nunca antes visto en el planeta,
se coloca en un conejo y él creará anticuerpos contra ese determinante molecular.
Por lo tanto, el sistema inmune tiene que ser capaz de aprender sobre las moléculas que nunca ha visto antes ...
que la especie nunca ha visto antes.
Y funciona. Funciona excelentemente bien.
El repertorio de anticuerpos que vamos a hacer es grande, pero no es infinito.
Hay agujeros en él.
Particularmente, si el antígeno no se presenta de una manera visible para un anticuerpo
porque el antígeno se esconde en el interior de una molécula,
entonces los anticuerpos no pueden entrar allí, porque son cosas grandes.
Y aunque el repertorio inmune incluya la posibilidad de hacer un tipo particular de anticuerpo,
tal vez no seamos capaces de provocar ese anticuerpo con ningún antígeno disponible.
Por lo tanto, se puede imaginar un montón de situaciones donde se podría hacer más
de lo que este notable sistema ya hace.
Por lo tanto, tenemos como meta en mi propio laboratorio
programar las células inmunes para hacer cosas nuevas y valiosas
como la fabricación de anticuerpos o células T o el uso de inmunógenos intracelulares, como
ARNi, del que hablé en la charla anterior.
Por lo tanto, esto es lo que llamamos nuestro proyecto de inmunidad e ingeniería.
Y ya tenemos 3 pedazos de él, de hecho.
Un pedazo es el uso de la inmunización intracelular con ARNi.
He hablado sobre eso.
Principalmente, que será dirigido contra el VIH.
Y el segundo es que queremos programar las células T
para que puedan reaccionar a los antígenos tumorales
porque las células T tienen la capacidad de matar las células tumorales.
Pero, de hecho, todos los tumores que crecen en los seres humanos han eludido el ataque inmune
de una manera u otra, y creemos que hay formas de programar
el sistema inmunológico para que pueda hacer cosas que no hace normalmente.
Y estamos muy cerca de tener un ensayo de Fase I de esta idea.
Finalmente (y lo que resulta ser mucho más difícil)
queremos programar las células B a producir pre-especificados o anticuerpos monoclonales
o proteínas parecidas a los anticuerpos que se centren en el VIH.
Por lo tanto, todos tienen una metodología común.
Estamos haciendo vectores de retrovirus ... la generación de vectores lentivirus,
del tipo que se describe anteriormente,
para programar las habilidades específicas en células madre hematopoyéticas.
Y luego como aquellas células madre dan lugar a las células B o células T
o, en realidad,a otros tipos de células,
pueden llevar a cabo las funciones específicas que nos interesan.
Por lo tanto, se trata de una terapia génica para modificar células troncales
con la idea de generar moléculas inmunoterapéuticas.
Es esta especie de triunvirato, como se muestra aquí:
la terapia génica, la que lleva a la terapia con células madre, la que lleva a la inmunoterapia.
Y podemos decir que es la inmunoterapia instructiva.
Es extremadamente difícil. Es muy difícil porque
realmente nadie ha conseguido todavía que la terapia génica funcione de una manera reproducible,
no tenemos terapias con células madre que funcionen de una manera reproducible,
y no tenemos inmunoterapia que funcione.
Muy bien. ¿Cuáles son los detalles de esto?
Bueno, los detalles son ... tomemos el caso de atacar el cáncer
a través de las células T.
Tenemos que hacer un vector que no tenga ninguno de los genes virales en sí mismo,
pero que tenga el gen de interés, y en este caso, el gen de interés
es un gen que dirigirá la especificidad de las células T, aquí abajo,
para producir una respuesta particular a un tumor.
Tenemos que poner ese vector en un virus.
Tenemos que infectar una célula con ese virus.
Y allí hará las proteínas que tendrán esta actividad terapéutica.
¿Cuáles son las células?
Bueno, queremos las células hematopoyéticas madre.
Experimentalmente, las encontramos en la médula ósea de ratones.
Por lo tanto, tomamos la médula ósea de ratón, la exponemos a los virus de este tipo,
y una fracción de las células se infectan - las rojas,
mostradas a través de aquí.
Entonces transferimos esta mezcla de células a un ratón.
En realidad es un ratón que ha sido irradiado, por lo que su propio sistema para formar sangre ya no existe.
Las nuevas células ya reemplazan las células antiguas en los huesos de estos animales,
y el animal ahora tiene todos los elementos diferentes de sangre -
los glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas.
Pero ahora los hace de esta población de células parcialmente modificadas genéticamente.
Y alguna fracción de esas células deben ser linfocitos.
Y los linfocitos serán capaces de dirigir ellos mismos a las células tumorales.
Por lo tanto, les muestro esto, no porque tenga que ver con el VIH,
sino porque esto lo tenemos funcionando en un sistema experimental en ratones.
Y hemos sido capaces de proteger a los ratones contra los tumores realmente letales
utilizando este tipo de metodología.
Por lo tanto, no es totalmente teórica. En realidad, ha funcionado en al menos una configuración experimental.
Por lo tanto, para el VIH es básicamente la misma cosa,
pero ahora queremos colocar los genes que se expresan en los linfocitos B
para producir anticuerpos.
Así que ahora los ponemos en un virus, el virus entra en las células.
Ahora imaginamos esto en los seres humanos.
Sacamos las células de la médula ósea.
Las exponemos a este virus. Una fracción se infectan.
Las ponemos de nuevo en la persona.
El sistema inmunológico de la persona ahora se deriva de estas células modificadas.
Y tenemos los linfocitos ... los linfocitos B en este caso,
que esperamos que se centren en el VIH.
Lo que realmente nos gustaría hacer ...
y esto ahora lo lleva todo a otro ámbito de la tecnología ...
es deshacerse de esa etapa intermedia en la que sacamos las células,
las ponemos en cultivo celular, las infectamos con un virus, y luego las devolvemos a su lugar.
Lo que prefiero hacer es poner un virus en una persona ... un vector viral
en una persona. Por lo tanto, es lo mismo ... vamos a hacer nuestro vector,
lo pondremos en un virus, pero ahora queremos poner ese virus
directamente en un ser humano o en un animal,
y conseguir que infecte las células adecuadas en la médula ósea.
Entonces, esas células serán modificadas, y exactamente la misma consecuencia se producirá
en el otro extremo. Eso es muy difícil.
Es difícil conseguir un virus que puede encontrar una forma de entrar en el hueso.
Sin embargo, estamos trabajando en eso, y hay formas para sacar
estas células del hueso y ponerlas en la circulación,
así que tal vez no tengamos que colocar el virus en el hueso.
Y en realidad hay formas de colocar el virus en el hueso
que nos han funcionado.
Lo hemos hecho en los animales, y déjenme mostrarles lo que costó.
Por lo tanto, aquí está nuestro virus.
Y los virus tienen, como se lo he descrito en una charla anterior,
dos capacidades - la capacidad de unirse a una parte específica de la superficie de la célula
y la capacidad de penetrar en dicha célula
Pero hay toda una clase de virus que hacen la penetración en dos pasos.
Por lo tanto, se unen aquí.
Aquí están unidos.
Y entonces causan que la célula rodee el virus unido
en lo que se llama un endosoma;
causan que la célula lo lleve dentro para que haga una membrana completa alrededor de él.
La célula acidifica ese compartimiento,
porque eso es lo que hacen las células con los endosomas - los hacen ácidos.
El virus ve un ambiente ácido,
y eso provoca la fusión del virus con la membrana del endosoma,
liberando el núcleo del virus en la célula.
Por lo tanto, lo que hemos hecho es decir: vamos a separar esto en dos partes.
Una parte es la unión a la célula.
La segunda parte es la fusión.
Por lo tanto, los virus hacen esto con una sola molécula. Lo que hicimos es hacerlo con dos moléculas.
Y después podemos hacer la molécula de unión una molécula muy específica ...
un anticuerpo, de hecho.
Y un anticuerpo a este receptor de superficie.
Esto nos permite orientar el virus a las células específicas.
Así, por ejemplo, en un sistema experimental, lo dirigimos a convertirse en linfocitos,
haciendo un anticuerpo que es específico para una proteína
que sólo se encuentra en los linfocitos B, llamada CD20.
Así, ahora esta interacción es muy específica con sólo un tipo de célula,
y nos mostró que si se inyecta el virus en un ratón,
y el ratón lleva linfocitos humanos,
sólo los linfocitos B de los seres humanos se infectan.
Las células de ratón no esátn infectadas,
y las células que no son B no están infectadas.
Por lo tanto, esto se puede hacer en un animal. ¿Se puede en una persona?
¿Va a funcionar con células madre de médula ósea?
Esos son los problemas que estamos investigando ahora.
¿Cómo se hace este tipo de virus que se puede unir de esta manera?
Bueno, lo que tienes que hacer es conseguir un célula que empaqueta los virus -
pues, ésta es una célula que produce virus -
y modificarla de modo que tenga e anticuerpos en su superficie,
para que tenga una molécula de fusión de ácidos en su superficie.
Y lo hacemos mediante una gran cantidad de plásmidos que se puede poner dentro de la célula
y que codifican todas las proteínas necesarias.
Por lo tanto, es un proceso enorme de ingeniería, pero funciona ... que funciona por lo menos en un tipo de línea celular.
Y hemos hecho un montón de estos tipos de virus que tienen la capacidad de orientación específica.
Y, el tipo de datos que se producen está aquí.
Aquí se ve sólo si el virus sale con todos los componentes relevantes.
Y Uds. pueden ver que el 97% de los virus o el 99,7% de los virus sale
con los componentes pertinentes.
Y, no voy a entrar en los detalles de todas estas parcelas.
Este es el experimento que muestra la orientación de las células B humanas primarias en vivo.
Y lo que pueden ver aquí es que las células B humanas se infectan.
Eso es porque esta curva se mueve otra vez.
Las células T humanas no lo hacen, y todas las otras células, en su mayoría células de ratón - no lo hacen.
Por lo tanto, este es un proyecto en el laboratorio.
Y tiene, de hecho, 5 componentes adentro.
Primero que todo, el componente más difícil es
que tenemos para diseñar proteínas parecidas a los anticuerpos
que funcionen para inactivar el VIH.
Y, de hecho, un colega mío en el Caltech, Pamela Bjorkman
y su laboratorio, están trabajando en este tema.
Y lo que ven aquí es una foto de un anticuerpo de 4 puntas.
Estamos pensando en todo tipo de cosas, cosas con cabezas múltiples,
cosas con varios tipos de modificaciones.
Y entonces tenemos que conseguir que sean expresadas.
Por lo tanto, tenemos que perfeccionar el sistema de expresión lentiviral
para que se produzcan anticuerpos y proteínas similares a anticuerpos
... los codificaremos ...
Y eso es un reto en sí mismo.
Tenemos que aprender a programar las células hematopoyéticas madre
para que se conviertan en células B que produzcan los anticuerpos adecuados.
Y necesitamos sistemas experimentales en los que podasmos hacer eso.
El mejor sistema sería poner las células humanas--células madre humanas --
en un ratón o en un sistema de cultivo
y para desarrollarlas hasta los anticuerpos secretantes.
Y estamos trabajando en ese problema.
También tenemos que trabajar en esta metodología de focalización
de manera que podamos obtener orientación a tipos específicos de células,
lo que aumentará la seguridad y permitirá quizás el uso directamente en los pacientes.
Y, por último, estamos tratando de desarrollar un ratón ..
en realidad, adaptar un desarrollo que otras personas han hecho
de un ratón que llevará dentro el sistema inmunológico humano
y nos permitirá manipularlo de forma experimental.
¿Qué será necesario para que esto realmente entre en los seres humanos?
Una gran cantidad de cosas. En primer lugar, tenemos que hacer que este tipo de sistema de trasplantes
se haga una rutina, sea seguro y tenga un precio razonable.
Y el precio razonable es muy importante, porque hemos prometido
la Fundación Gates que vamos a tratar de hacer este tipo de terapia disponible
a un precio razonable
a las personas que normalmente no pueden pagar la medicina de muy alta tecnología.
Y entonces, tenemos que ser capaces de demostrar que esto es seguro,
porque otras personas que hacen este tipo de experimentos de terapia génica
accidentalmente han causado cáncer, y hay que tener cuidado de que no hacer eso.
Creemos que sabemos cómo evitar ese problema,
pero no estamos seguros.
El trabajo de logística para obtener la secreción de anticuerpos está en marcha,
pero es de enormes proporciones. Todo esto es desalentador, pero los beneficios potenciales son enormes
porque ahora podemos ver formas de atacar el cáncer,
el VIH y otras enfermedades infecciosas que tal vez no estarían disponibles
si esta tecnología no se desarrollara.
Todo esto es en realidad sobre la terapia.
Convertirla en una vacuna es concebible, pero entonces tenemos que estar extremadamente seguros,
y definidamente no podemos poner las células madre de la sangre en cultivo.
Tenemos que ser capaces de trabajar directamente en una persona.
Y así, si tuviera que resumir todo lo que he dicho a Uds. aquí,
es que estamos tomando grandes riesgos en este trabajo,
y debo decir que muchas personas jóvenes que trabajan en mi laboratorio están tomando esos riesgos,
pero yo no creo que haya nada malo en pensar en grande cuando pensar en pequeño
nos ha llevado a tan poco avance en estas áreas muy importantes de la orientación del sistema inmune
al VIH y al cáncer.
Muchas gracias.
Permítanme reconocer, por último, las personas que han participado en este trabajo:
el laboratorio de Pamela Bjorkman, como he dicho, en el trabajo con proteínas,
Lili Yang como el principal contribuyente en mi laboratorio,
que trabaja muy de cerca, sobre todo en los experimentos de orientación,
con Pin ***, quien es está en la Universidad del Sur de California.
Obtuvimos el financiamiento inicial para todo esto de la Fundación Skirball
cuando en realidad era sólo un sueño vago,
y sigue siendo principalmente un sueño.
Y la Fundación Gates ha tenido a bien darnos un subsidio $ 14 millones
durante el transcurso de 5 años para realizar este sueño.
Muchas gracias.