Enfermedades autoinmunes: cuando nuestras defensas se vuelven contra nosotros.

por Alumnado de Biología y Geología de 4º ESO IES Antonio de Mendoza
Blanca Rueda es una joven investigadora alcalaína que trabaja en uno de los campos más innovadores de la biomedicina, la genética de las enfermedades autoinmunes. Diplomada en Enfermería y licenciada posteriormente en Biología, comenzó su carrera investigadora en el Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra de Granada, donde realizó su tesis doctoral sobre las bases genéticas de la enfermedad celíaca. Su trabajo se vio recompensado el año pasado con la concesión del premio Julia Bodmer, que otorga la Sociedad Europea de Inmunogenética a los jóvenes investigadores más prometedores. Blanca ha tenido la amabilidad de conceder esta entrevista a Pasaje a la Ciencia en la que nos habla sobre las enfermedades autoinmunes y sus trabajos de laboratorio.
Siempre empezamos nuestras entrevistas interesándonos por la historia académica de nuestros colaboradores. ¿En qué centros te formaste aquí, en Alcalá la Real? ¿Y por qué decidiste estudiar Enfermería y posteriormente Biología?
Inicié mis estudios primarios en el colegio Cristo Rey y después, continué con la educación secundaria en el instituto Alfonso XI. Cuando acabé me gustaba mucho la biomedicina y Enfermería era una carrera muy atractiva porque se hacía en tres años y, supuestamente, tenía facilidades a la hora de luego trabajar; además, me gustaba. Estudié Enfermería en la Escuela del Hospital Universitario Virgen de las Nieves de Granada y cuando acabé la carrera quise seguir formándome. Enfermería es una diplomatura y yo quería tener una licenciatura. Una de las asignaturas que más me gustaba en el Instituto era la Biología; de hecho, era una de mis favoritas. Así que decidí estudiar Biología. Y lo hice de una manera bastante asequible porque cuando acabé Enfermería tuve la posibilidad de hacer un curso puente, en el que se unían primero y segundo, al año siguiente pasabas a tercero y después a cuarto y quinto. Durante ese tiempo, en el verano trabajaba de enfermera y en el invierno estudiaba. Cuando acabé la licenciatura quise continuar mi formación y así fue como entré en la investigación.
Tras acabar tu licenciatura comenzaste a investigar en tu doctorado. ¿Qué nos puedes decir acerca de tu tesis doctoral? ¿Cuál fue el tema de tu trabajo?
Tras acabar Biología contacté con el grupo con el que ahora trabajo, que pertenece al Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra. Este es un centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, una institución pública que está dedicada exclusivamente a la investigación. Allí contacté con el doctor Javier Martín, mi jefe actual, quien trabajaba en genética de las enfermedades autoinmunes, sobre todo en la artritis reumatoide. Cuando llegué al laboratorio empezamos a recibir muestras de enfermedad celíaca, y como había otra compañera que estaba trabajando con la artritis reumatoide, a mí me asignaron la enfermedad celíaca. Empecé a trabajar sobre sus bases genéticas y ese fue el tema de mi tesis doctoral. Durante ese periodo también trabajé con otras enfermedades, como la artritis reumatoide. Finalmente, en 2006 leí mi tesis doctoral y todavía sigo trabajando en investigación, pero ahora centrándome en otra enfermedad, la esclerodermia.
Supimos de ti y de tus trabajos de investigación gracias a la prensa, al conocer que te habían concedido el premio Julia Bodmer. ¿Por qué te lo dieron y qué ha supuesto para ti?
Con respecto al premio Julia Bodmer se da una casualidad muy bonita y es que en esta semana hace justo un año que me lo dieron, fue el día 5 de mayo del año pasado. Así que cuando vi que teníamos la entrevista esta semana me alegré de la coincidencia. El premio Julia Bodmer es un premio que otorga la Sociedad Europea de Inmunogenética a jóvenes investigadores en esta disciplina. Se hace una convocatoria a nivel europeo, los investigadores mandan su currículo que es evaluado por un comité y se concede el premio a los mejores. Mandé el mío y consideraron que era en ese momento el mejor y me lo concedieron. El acto fue en Barcelona el año pasado. Tuve que dar una pequeña charla en inglés sobre mi trabajo y me dieron una plaquita. Para mi fue un orgullo muy grande porque significaba el reconocimiento al trabajo diario que no siempre se reconoce, porque la investigación normalmente es un campo bastante cerrado a los ojos de los demás.
Ya en la actualidad, ¿nos puedes comentar brevemente en qué consiste tu actividad investigadora?
Sigo trabajando en genética de enfermedades autoinmunes, principalmente sobre la esclerodermia, intentando identificar qué factores genéticos son los que predisponen a esta enfermedad. La genética es un aspecto muy importante en las enfermedades autoinmunes pero que todavía se conoce muy poco. Sin embargo, cada vez se conoce mejor el genoma humano, su variabilidad, y eso nos está permitiendo avanzar cada vez más con respecto a lo que se conocía hace unos años.
Hablemos, entonces, de enfermedades autoinmunes. ¿Por qué se caracterizan estas alteraciones y cuáles son las más frecuentes?
Como vosotros sabéis, nuestro sistema inmune esta diseñado para defender al organismo de ataques extraños, de infecciones por virus, bacterias… Es un sistema de defensa contra agentes extraños. En las enfermedades autoinmunes, por distintos motivos, el sistema inmune se equivoca y ataca estructuras del propio organismo. Éstas pueden ser de distinto tipo como las articulaciones en la artritis reumatoide, el páncreas en la diabetes, el intestino en la enfermedad celíaca, la piel o estructuras internas en la esclerodermia. Ese es el motivo por el que se producen las enfermedades autoinmunes, por un ataque del sistema inmune a estructuras del propio organismo. Las enfermedades autoinmunes más frecuentes son la artritis reumatoide, el lupus eritematoso sistémico, la enfermedad celíaca y la enfermedad de Crohn. Las menos extendidas son la esclerodermia y la espondilitis anquilosante. Son, en conjunto, enfermedades bastante prevalentes en la población; se calcula que afectan a un 5% de individuos a nivel mundial, en muchos casos a personas jóvenes en edad de trabajar.
De las patologías que has mencionado nos ha llamado la atención la enfermedad celíaca, sobre la que trabajaste en tu tesis doctoral. Ésta, relacionada con el gluten, se manifiesta con un acortamiento de las vellosidades intestinales que reduce la capacidad de absorción en este órgano. ¿Es el gluten responsable de esta atrofia o, por el contrario, la atrofia es la responsable de que no se pueda absorber el gluten y cause la enfermedad celíaca?
El caso de la enfermedad celíaca es muy llamativo porque, a diferencia del resto de las enfermedades autoinmunes, es la única en la que se ha podido identificar el factor ambiental que la desencadena, que es el gluten. Esta proteína es la que hace que se altere el sistema inmune y el resultado es un ataque al intestino delgado que provoca el acortamiento de las vellosidades; no al revés, como planteáis en la última parte de la pregunta.
La enfermedad celíaca se suele diagnosticar en niños pequeños. ¿Es una enfermedad con la que se nace o se desarrolla posteriormente? Y esto nos lleva a otra pregunta: ¿existen enfermedades autoinmunes congénitas?
La enfermedad celíaca se desarrolla en niños pequeños porque el gluten es un factor ambiental que entra en contacto con nosotros en etapas tempranas de la vida, en cuanto empezamos a tomar alimentos distintos a la leche materna. Por eso es muy fácil que aparezca en niños pequeños. Pero también existe enfermedad celíaca en adultos e incluso hay muchas personas que la tienen y no lo saben; esto es debido a que el rango de manifestaciones clínicas que se puede dar es muy amplio: hay personas que presentan una respuesta inmune muy fuerte y entonces se desarrolla la enfermedad, pero en otros casos el ataque es un poco más suave y los síntomas no son tan importantes. Es, por tanto, una enfermedad que puede aparecer a todo lo largo de la vida. Respecto a la segunda cuestión, para que una enfermedad autoinmune se desarrolle es necesario que el individuo sea genéticamente susceptible y que entre en contacto con un factor ambiental o con otros que llamamos estocásticos o de azar. Por tanto podemos decir que nacemos con la predisposición hacia la enfermedad. El motivo por el cual, a veces, no se desarrolla la enfermedad es porque esos elementos de azar no interaccionan entre sí y con los genes implicados en ella. En ese sentido podemos decir que las enfermedades autoinmunes sí son congénitas, se heredan, están en nuestros genes. Lo que ocurre es que no siempre se dan los eventos necesarios para que se desarrollen.
En la actualidad estás trabajando sobre la esclerodermia, una enfermedad que se caracteriza por el depósito de colágeno en determinados órganos, como la piel. ¿Supone este aumento de colágeno la modificación de la actividad de los genes responsables de la producción de esta proteína?
La causa de la esclerodermia no es una modificación a nivel genético de la producción de colágeno, sino que tras el daño que se produce en los tejidos ocasionado por la enfermedad autoinmune se produce una respuesta exagerada en la piel. Hay unas células en ésta, los fibroblastos, que reaccionan secretando colágeno de manera anormal y por eso se produce el depósito de esta proteína y, en consecuencia, la rigidez y la tirantez de la piel características de la enfermedad. Por tanto, en la esclerodermia no está modificada la producción de colágeno a nivel genético, sino el funcionamiento del sistema inmune. El sistema inmune reconoce como extrañas estructuras de la piel y eso genera una respuesta semejante a la que tiene lugar cuando se forma una cicatriz: el organismo intenta reparar el tejido aumentando la producción de colágeno.
El lupus eritematoso sistémico y la esclerodermia se dan con más frecuencia en las mujeres, mientras que la espondilitis anquilosante aparece con más frecuencia en los hombres. ¿En qué radican las diferencias entre los sexos en cuanto a la expresión de las diferentes enfermedades autoinmunes? Si es una cuestión hormonal, ¿cómo influyen las hormonas en estos procesos?
Como habéis comentado, las enfermedades autoinmunes son mucho más frecuentes, casi todas ellas, en las mujeres que en los hombres, casi siempre con una razón de 3 a 1, es decir, tres veces más frecuentes en las mujeres que en los hombres. El motivo exacto por el que esto ocurre todavía no se sabe; se cree que puede ser por factores hormonales; ya sabéis que las mujeres sufrimos cambios hormonales a lo largo de nuestro ciclo vital; también se piensa que el embarazo puede afectar al sistema inmune y ser un factor de riesgo para el desarrollo de las enfermedades autoinmunes. Pero todavía no se sabe con exactitud por qué es así. Es algo que aún está bajo investigación. Se cree que factores hormonales como los estrógenos o las hormonas del embarazo pueden influir pero todavía no sabemos cómo. Parece más bien un tema ambiental dentro del organismo de la mujer, bien por cuestiones hormonales, bien por el embarazo, aunque no se sabe todavía.
¿Qué efectos tiene el estrés sobre la aparición o la gravedad de los síntomas de las enfermedades autoinmunes? ¿Qué mecanismos hacen que influya en su evolución?
El estrés es muy importante en las enfermedades autoinmunes y, aunque todavía no se conoce exactamente cual es la relación entre ambos, sí se sabe que cuando hay pacientes diagnosticados de una enfermedad autoinmune y están en una situación de estrés se agravan los síntomas e incluso puede aparecer un brote. Una persona manifiesta los síntomas, se le pone un tratamiento, remite la enfermedad y luego, de repente, ésta se agrava. Muchos de esos brotes se asocian con el estrés. Se sabe que existe una estrecha relación entre el sistema nervioso y el sistema inmune; hay una serie de mediadores, de neurotransmisores, que son capaces de actuar tanto a nivel del sistema nervioso como a nivel del sistema inmune. Se cree que ésta puede ser la relación entre el estrés y la autoinmunidad, aunque todavía es un campo que está bajo investigación.
En todos los documentos que hemos estudiado para preparar esta entrevista hemos encontrado referencias al sistema HLA, relacionado no sólo con los transplantes sino también con las enfermedades autoinmunes. ¿Qué es el sistema HLA? ¿Qué papel desempeña en la respuesta inmune?
El sistema HLA es un conjunto de genes que está localizado en el cromosoma 6; dentro de ese gran grupo hay tres clases de genes: los genes de clase I, los genes de clase II y los genes de clase III. Estos últimos codifican moléculas del sistema inmune que actúan en la respuesta inflamatoria y en la defensa contra las infecciones. Los genes de clase I y clase II (HLA I y HLA II) codifican para moléculas de superficie que se expresan en distintos tipos de células del organismo y cuya función es presentar péptidos antigénicos. Las moléculas de tipo I presentan péptidos antigénicos que están en el citosol de las células, mientras que las de clase II presentan péptidos que entran en la célula por la vía endocítica. Por ejemplo, si un virus entra en una célula es fragmentado en trozos que se unen a las moléculas HLA; posteriormente, éstas van a la superficie de la célula y presentan el péptido del virus. De esta forma, las células del sistema inmune que circulan por todo el organismo reconocen fragmentos del virus unido a las moléculas HLA y actúan para eliminar las células infectadas. Las moléculas de clase II, al estar en otra vía, además de presentar péptidos de virus o de bacterias, pueden presentar péptidos o moléculas del propio organismo. En el caso de que células del sistema inmune reconozcan como extraños esos péptidos propios situados en la superficie, atacan a nuestras propias células dando lugar a la respuesta autoinmune.
Existen muchos tipos diferentes de moléculas HLA que se combinan de modo único en cada individuo. ¿Qué relación tienen estas variantes del sistema HLA con las enfermedades autoinmunes? ¿Cómo se establece esa relación?
Efectivamente existe relación entre determinadas enfermedades autoinmunes y diversos alelos del sistema HLA. Esta relación se ha dilucidado gracias a estudios genéticos. Comparando pacientes con enfermedades autoinmunes con controles sanos se ha observado que determinados alelos de los genes HLA son muchísimo más frecuentes en los enfermos que en los individuos sanos. De ahí la relación entre ambos. No para todas las enfermedades autoinmunes se asocian los mismos alelos HLA. Hay alelos que predisponen a la artritis reumatoide y otros al lupus, otros a la enfermedad celíaca. Por el contrario, otros sí son comunes para distintas enfermedades autoinmunes. Los genes HLA se heredan juntos, es lo que se conoce como desequilibrio de ligamiento; están muy unidos y se heredan como un bloque. Cada uno heredamos un bloque que procede de nuestro padre y otro que procede de nuestra madre. De ahí que se pueda expresar un amplio repertorio de moléculas HLA.
¿Por qué si los antígenos de histocompatibilidad están en todas las células del cuerpo, únicamente se lleva a cabo el ataque autoinmune a determinados tipos celulares?
Tengo que hacer un matiz: si bien los antígenos HLA de clase I se expresan en la mayoría de las células del organismo, los de clase II sólo se expresan en células del sistema inmunitario. Y éstos son los que presentan péptidos propios. El sistema inmune sólo va a atacar las células que presentan péptidos propios; por ejemplo, en el caso de la diabetes tipo I se ataca sólo a las células beta pancreáticas. Esto se debe a que ciertos grupos de células inmunitarias alteradas reconocen un péptido que únicamente está en la superficie de las células beta, el cual todavía no se ha identificado. Cuando lo reconocen como extraño el sistema inmune ataca y destruye a estas células provocando la diabetes.
Además de los antígenos HLA, otra molécula implicada en las enfermedades autoinmunes es el interferón, que se produce en respuesta a la infección por virus y que tiene un efecto protector ya que interfiere en la replicación de su material genético. Parece que los niveles de interferón se encuentran alterados en determinadas enfermedades autoinmunes. ¿En qué consiste la alteración, cómo se lleva a cabo y cuáles son sus efectos?
Los interferones son unas de las moléculas que segrega el sistema inmune en respuesta a infecciones, como las de los virus. Pertenecen a una familia de citoquinas. ¿Por qué se producen en las enfermedades autoinmunes? En éstas los niveles de interferones y de otras moléculas inflamatorias están muy elevados porque la respuesta que se produce es similar a la que tiene lugar cuando entra un virus, pero frente a nuestro propio organismo. Estos niveles se incrementan porque nuestro organismo intenta eliminar algo que cree que es extraño. Como no consigue hacerlo porque el antígeno está dentro de nuestro propio organismo, la respuesta se prolonga indefinidamente y los niveles de estas moléculas están siempre alterados dañando los tejidos.
Otro concepto relacionado con las enfermedades autoinmunes es el de la tolerancia. ¿En qué consiste exactamente esta tolerancia? ¿Cómo se lleva a cabo este proceso?
La tolerancia es el mecanismo que tiene el sistema inmune para, digamos, enseñar a sus células a distinguir lo propio de lo extraño. Es un mecanismo muy complicado que tiene lugar en los órganos linfoides primarios, como el timo y la medula ósea, así como en otras partes del cuerpo y que consiste en que cuando el sistema inmune detecta una célula que reconoce algo propio la intenta eliminar o dejarla inactiva.
Entones, ¿qué sucede con la tolerancia en las enfermedades autoinmunes? ¿Es éste el único proceso implicado en este tipo de patologías o, por contrario, hay algún otro factor más?
En los procesos autoinmunes, por distintos motivos, falla la tolerancia y hay células que escapan de esos mecanismos y reconocen estructuras propias no identificándolas como tales produciéndose la enfermedad. Pero también están implicados los autoanticuerpos que se producen por otro tipo de células del sistema inmune, los linfocitos B. Normalmente, los linfocitos B producen anticuerpos que reconocen estructuras extrañas, como virus, bacterias, etc. para eliminarlos. Pero en el caso de la autoinmunidad, los linfocitos B producen autoanticuerpos que reconocen estructuras del propio organismo como extrañas. Ambos procesos, por tanto, están relacionados con la autoinmunidad.
Algunas enfermedades autoinmunes se desencadenan tras sufrir infecciones por determinados virus. ¿Qué papel desempeñan las enfermedades infecciosas como desencadenantes de los procesos autoinmunes?
Las infecciones se engloban dentro de los factores ambientales que pueden predisponer a la autoinmunidad pero no se sabe con exactitud el mecanismo por el que pueden facilitar que en una persona se produzca la respuesta autoinmune. Algunos investigadores apuntan a que puede ser el disparo, la señal de salida para que se inicie esa respuesta exagerada frente a estructuras propias. Pero con exactitud no se conoce el mecanismo.
Otra de las hipótesis que se ha considerado para explicar la relación entre infecciones y enfermedades autoinmunes es el mimetismo molecular. ¿En qué consiste?
Exactamente. En algunos casos se ha hablado de la semejanza entre determinados antígenos de los virus y antígenos propios, por lo que al atacar a los virus se podría producir también un ataque a nuestras propias células; el mimetismo molecular consiste en ese parecido entre moléculas capaces de desencadenar la respuesta inmune. Se sabe que existe ese mecanismo, de hecho los virus lo utilizan para escapar del sistema inmune, pero su relación con la autoinmunidad todavía no está muy establecida.
Sabemos que investigas sobre las bases genéticas de las enfermedades autoinmunes. ¿Cómo se puede saber que una determinada enfermedad tiene un componente genético? ¿Cómo se investigan las bases genéticas de las enfermedades?
Cuando se sospecha que una enfermedad tiene un componente genético lo que se hace es llevar a cabo estudios familiares. Consisten en analizar las familias de individuos que presentan una determinada enfermedad autoinmune y se analiza si existen otros miembros de esa familia afectados por enfermedades autoinmunes, o si la enfermedad se ha heredado de padres a hijos. También se realizan estudios en gemelos, monozigóticos y dizigóticos. Los primeros son los idénticos. Se estudia si en estos gemelos hay una mayor probabilidad de tener una enfermedad autoinmune con respecto a los gemelos dizigóticos que son distintos, que se parecen como hermanos normales. Una vez que se han hecho todos esos estudios y se determina que hay una mayor probabilidad de aparición de esa enfermedad dentro de esas familias y dentro de esos hermanos, se dice que la enfermedad tiene un componente genético. A partir de ahí hay que investigar cuáles son los factores genéticos que se asocian con la enfermedad.

En este curso hemos estudiado las leyes de la herencia de Mendel y hemos visto que algunas enfermedades se transmiten respondiendo a esos principios. ¿Cuál es el componente genético de las enfermedades autoinmunes? ¿Hay alguna que responda a una herencia mendeliana típica?
El componente genético es muy importante en estas enfermedades. Se caracterizan porque en un individuo genéticamente susceptible, la combinación de determinados factores ambientales, interactúa con los genes y da lugar a la alteración de la respuesta inmune. Las enfermedades autoinmunes se definen como enfermedades genéticamente complejas; esto quiere decir que no existe una herencia mendeliana típica. La herencia mendeliana se da cuando un gen se altera con una mutación y da lugar a una enfermedad. En el caso de las enfermedades autoinmunes esto no es así. No es sólo un gen el que causa la enfermedad; se cree que son diversos genes que contribuyen un poquito a la carga genética de la enfermedad y todos esos genes alterados dan lugar a la aparición de la respuesta inmune. Por eso se las llama enfermedades genéticamente complejas, porque no es sólo un gen el que la desencadena, sino muchos genes que están alterados y dan lugar a la alteración del sistema inmune.
También hemos visto en el tema de genética cómo la expresión de un carácter depende tanto de los genes como del ambiente. Antes has comentado el papel de determinados factores ambientales sobre las enfermedades autoinmunes, como el estrés o las hormonas en el caso de las mujeres. ¿Cuánto hay de genético y cuánto de ambiente en las enfermedades autoinmunes?
Se sabe que hay factores genéticos y ambientales que dan lugar a la aparición de la autoinmunidad; pero, ¿cuánto, a un nivel cuantificable? No se conoce con exactitud; no se sabe exactamente el número de genes o el número de factores ambientales que son necesarios para que aparezca la enfermedad. Respecto a los factores ambientales asociados a enfermedades autoinmunes, como ya hemos comentado antes, el gluten se sabe que predispone a la enfermedad celíaca; con respecto al resto de enfermedades autoinmunes aún conocemos muy poco. Se piensa que podrían ser infecciones por virus, exposiciones ambientales a metales pesados; el fumar también se ve muy asociado a las enfermedades autoinmunes. También hemos hablado del embarazo, de los cambios hormonales… Todos estos factores ambientales se cree que están influyendo, pero cómo, aún no se sabe.
También nos gustaría que nos hablases acerca de cómo llevas a cabo tu trabajo sobre la enfermedad autoinmune. ¿Cómo desarrolláis vuestra labor investigadora y cuáles son las técnicas que utilizáis en vuestros trabajos?
Hacemos estudios denominados de asociación, en los que se compara un grupo de pacientes que tienen la enfermedad autoinmune, diagnosticados en el hospital, con un grupo de controles sanos. De ambos recibimos muestras, de sangre o de saliva, y de ellas hacemos una extracción de ADN. Para ello rompemos las células y lo hacemos precipitar; obtenemos grandes cantidades que diluimos y guardamos. En ese ADN estudiamos lo que se conoce como “marcadores genéticos”; estos son variaciones en el ADN perfectamente localizadas y diferentes entre individuos, como son cambios de un nucleótido por otro en la secuencia de un gen. Para analizar estos marcadores utilizamos una técnica conocida como reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que consiste en amplificar muchísimas veces una zona del ADN donde sabemos que está ese marcador genético. Cuando disponemos de muchas copias lo podemos estudiar mediante secuenciación, es decir, averiguando el orden de los nucleótidos en el ADN. Otras técnicas se basan en enzimas de restricción; éstas cortan los fragmentos de ADN donde está la variante genética y según el corte que se haya producido con esta enzima podemos conocer el genotipo del individuo. Estas técnicas son un poco antiguas. Ahora usamos otras más modernas, que nos permiten analizar muchos más individuos de una sola vez y mucho más rápido. Están basadas en la fluorescencia. Para ello se diseñan oligos, pequeñas secuencias de ADN complementarias a la zona que queremos estudiar que sirven para delimitarla, y luego una sonda; esta es una pequeña secuencia de ADN específica para cada variante. Por ejemplo, si el cambio es una adenina por una timina se hace una sonda para cada una de ellas y se marca con un color distinto. Se somete a reacción con el ADN amplificado por la reacción en cadena de la polimerasa y se observa cuál es el color de la sonda que se ha fijado. De esta manera se puede estimar el genotipo de cada individuo para ese marcador genético. Cuando tenemos todos los genotipos se cuentan los que hay en los pacientes y en los controles, se comparan ambos grupos y se valora por métodos estadísticos si las diferencias entre ambos son significativas. Si es así, decimos que el marcador está relacionado con la enfermedad.
En el caso de la especie humana existen 46 cromosomas, cada uno de ellos con un número muy elevado de genes; antes te has referido a la localización exacta de determinados genes en cromosomas concretos. ¿Cómo se hace un rastreo cromosómico, es decir, cómo se identifican cromosomas y regiones cromosómicas asociadas a las enfermedades autoinmunes? ¿Cómo se selecciona un gen candidato?
Sabemos que hay una enfermedad genética, y ahora ¿qué genes estudiamos? Hace poco se publicó la secuencia completa del genoma humano y se cree que hay unos 33000 genes. De todos esos, ¿cuáles estudiamos? Los investigadores que nos dedicamos a la inmunogenética tenemos dos estrategias, dos posibilidades a la hora de seleccionar los genes candidatos. Una se conoce como estrategia funcional en la que los genes que se seleccionan son aquellos implicados en las vías patogénicas de la enfermedad. Nosotros sabemos que hay una vía que está alterada, que es la vía del sistema inmune, y entonces de esa vía seleccionamos genes candidatos. La otra estrategia se conoce como posicional. Consiste en seleccionar genes que están dentro de regiones cromosómicas que se asocian con la enfermedad en rastreos sistemáticos del genoma. Gracias al avance que se está produciendo en el conocimiento de la variabilidad del genoma humano y en las técnicas de genotipado, se han llegado a identificar en el genoma humano hasta 11 millones de SNPs (del inglés single nucleotide polimorphism) y de variables genéticas. Los SNPs son cambios en una sola base que se sabe en qué gen están, en qué cromosoma se localizan. Los rastreos cromosómicos se hacen investigando muchísimos de esos SNPs a lo largo de todo el genoma humano. En el mercado hay plataformas que permiten estudiar hasta 500.000 SNPs en un individuo. Aplicando estas técnicas a cada individuo, se estudian todos esos polimorfismos y se comparan los pacientes con los controles. Si se ve que hay una asociación muy significativa se dice que esa región del genoma humano se relaciona con la enfermedad. Ese polimorfismo, por el desequilibrio de ligamiento, está asociado a una zona muy amplia donde hay muchos genes. Por lo tanto el siguiente paso es investigar qué genes hay en esas regiones y se hace un mapeo fino para ver cuál de esos genes está asociado con la enfermedad. Es una estrategia compleja pero que está dando muchos resultados. Estas plataformas aún no son asequibles para grupos de investigación pequeños como el nuestro, por su elevado coste, así que nuestra estrategia principal es la de los genes candidatos funcionales. También nos basamos en la información que otros investigadores a nivel internacional aportan sobre rastreos cromosómicos.
Entre los genes que se han relacionado con las enfermedades autoinmunes hemos visto en tus artículos que has trabajado con uno llamado PTPN22 o con el promotor del gen de la hemooxigenasa. ¿Qué hacen exactamente estos genes y cómo se relacionan con la enfermedad autoinmune?
El gen PTPN22 codifica una molécula que interviene en la señalización, en la vía de comunicación entre los linfocitos T que son unas de las células encargadas de la respuesta inmunitaria. Uno de los polimorfismos descritos en este gen (R620W) da lugar a un cambio de aminoácidos y se observó que estaba asociado a la diabetes de tipo I. Nos pareció muy interesante y lo estudiamos en diversas enfermedades. Una compañera estudió este polimorfismo en artritis reumatoide en una muestra de casi mil pacientes con respecto a 1000 controles. Comprobó que el alelo T, que es muy poco frecuente, y que produce el cambio de un aminoácido en la proteína, se asociaba con mayor susceptibilidad a la artritis reumatoide. Yo lo estudié en la enfermedad celíaca, otra compañera lo estudió en el lupus y vimos cómo ese gen se asociaba con unas enfermedades autoinmunes y con otras no. Es algo que todavía está bajo debate, por qué predispone frente a unas enfermedades sí y otras no. El gen de la hemooxigenasa I es un gen protector que tiene muchos efectos beneficiosos en el organismo. A nivel del sistema inmune tiene un efecto antiinflamatorio muy importante por lo que nos pareció interesante estudiarlo. Se había descrito una variante genética en el promotor de ese gen, no en los aminoácidos de la proteína que codifica. Los promotores son zonas que regulan la actividad de los genes, por lo que cambios en esas regiones pueden hacer que el gen se exprese más o menos. La variante consiste en una serie de repeticiones de nucleótidos que afectaba a la actividad del promotor y se asociaba con enfermedades cardiovasculares. Decidimos estudiarlo en artritis reumatoide por los efectos beneficiosos que tiene la hemooxigenasa en la artritis: disminuye la producción de mediadores pro inflamatorios y, por tanto, la inflamación. Procedimos con las técnicas que os he contando antes y comprobamos que había una diferencia en una serie de alelos de ese polimorfismo entre los pacientes y los controles. Observamos que ciertos alelos tenían un efecto de protección y otros de susceptibilidad. Ese fue el trabajo que hicimos de hemooxigenasa I.
¿Se sabe siempre el papel que desempeña en la enfermedad el cambio genético observado?
No siempre. Hay cambios genéticos que se traducen en cambios en la secuencia de aminoácidos de la proteína por lo que puede cambiar su funcionalidad, En otros, como en el caso de la hemooxigenasa I, los cambios no se producen en la proteína sino en regiones que regulan la actividad de ese gen; esos cambios son importantes porque pueden aumentar la expresión del gen o disminuirla. Pero también hay polimorfismos que aunque se conoce que están asociados a una determinada enfermedad no sabemos el efecto que ese marcador genético tiene sobre la actividad de la proteína. Hay muchos estudios genéticos que se quedan ahí, en determinar que un marcador genético se relaciona con cierta enfermedad y no van más allá.
Y estas variaciones genéticas que nos has comentado ¿aparecen únicamente en los enfermos o, por el contrario, también aparecen en los individuos sanos? ¿Se hace este tipo de estudios?
Las variantes asociadas a la enfermedad aparecen en los enfermos, pero también en los controles sanos. No olvidéis que siempre estudiamos ambos tipos de individuos. Por ejemplo, respecto a los genes HLA que predisponen a la enfermedad celíaca, aparecen en un porcentaje bastante alto de la población sana. Lo que sucede es que no sólo son los genes los que causan la enfermedad, son necesarios factores ambientales y ciertas interacciones, ciertos contactos de esos genes entre sí y con el ambiente para llegar a la respuesta inmune alterada.
Nos has hablado de muchos factores implicados en las enfermedades autoinmunes: promotores genéticos que afectan a la expresión de los genes, antígenos HLA, cambios genéticos que pueden afectar a un sólo nucleótido y a una sóla proteína, genes asociados con los interferones… ¿Existe un modelo común para todas las enfermedades autoinmunes? En caso afirmativo ¿cuál puede ser ese modelo común a todas las ellas?
Esa es una de las hipótesis que se baraja; lo que hay en común en las enfermedades autoinmunes es la existencia de factores genéticos y factores ambientales que interactúan entre sí y dan lugar al desarrollo de la enfermedad. Algunos factores genéticos podrían ser comunes para varias enfermedades autoinmunes, como sucede con el gen PTPN22; sin embargo, hay otros factores genéticos que son distintos o que son independientes para cada enfermedad. Por tanto un modelo común, como modelo general, no existe. Hay rasgos que son comunes para unas enfermedades mientras que otros son específicos para otras.
Y ya para acabar, hablemos de aspectos prácticos en relación con el tratamiento de las enfermedades autoinmunes. De todo lo que nos has comentado se desprende que la dificultad de curar las enfermedades autoinmunes radica en la dificultad de vencer el ataque de nuestras defensas a nuestros propios antígenos. ¿Está perdida la batalla contra la enfermedad autoinmune? ¿Cuáles son las perspectivas de futuro en la lucha contra estas patologías?
Yo creo que no está perdida, para eso trabajamos nosotros. Hoy por hoy sí es verdad que no hay manera de prevenir las enfermedades autoinmunes porque cuando se diagnostican ya están avanzadas. Uno de nuestros objetivos es averiguar a nivel genético si un individuo tiene predisposición a padecer una enfermedad autoinmune; en ese caso se le podría hacer un diagnóstico más precoz y comenzar el tratamiento mucho antes de que los daños sean irreversibles. Ahí va encaminado nuestro trabajo, hacia intentar establecer una serie de marcadores genéticos que definan si una persona tiene predisposición o no hacia la enfermedad para poder actuar de forma preventiva. Por otra parte, nuestro trabajo al identificar genes que están asociados a la enfermedad y que influyen sobre su desarrollo, ayuda a diseñar nuevas dianas terapéuticas, es decir, fármacos que actúan frenando o inhibiendo la actividad de ese gen para aliviar la enfermedad. Como bien decís, el problema de las enfermedades autoinmunes radica en que la causa está en nuestro propio organismo y no se puede eliminar, lo más que se puede hacer es frenarla y eso es lo que hacen las terapias actuales. Hay distintos fármacos que bloquean la respuesta inflamatoria y que son los que se están dando ahora a los pacientes. La enfermedad celíaca es un caso especial puesto que se sabe que el gluten es el agente desencadenante; lo que se hace es recomendar a esos pacientes que no tomen gluten y, aparte, se les da medicación antiinflamatoria. En el resto de las enfermedades autoinmunes el tratamiento se limita a intentar frenar la enfermedad y muchas veces es bastante difícil porque ya está muy avanzada. Con nuestro trabajo tratamos de dar un poco más de luz sobre estos temas, intentamos definir marcadores genéticos de estas enfermedades que puedan ser utilizados como factores pronósticos de la enfermedad, del riesgo de padecerla o para diseñar nuevos fármacos. Pero aún queda mucho trabajo por hacer en la lucha contra las enfermedades autoinmunes.