Técnicas de Edición Genómica en la Cardiopatía Isquémica

La terapia génica es un método de edición genómica el cual se basa en la expresión, remplazo o silenciamiento de un gen que se halle implicado en la fisiopatología de una enfermedad. El mayor obstáculo de la terapia génica se fundamenta en seleccionar al gen candidato a insertar o con el cual se desea trabajar dentro de la célula diana.
En la cardiopatía isquémica la forma en que se administra la terapia génica se fundamenta en la introducción de genes que produzcan isoformas de las proteínas denominadas "Factores de Crecimiento" especificamente del VEGF (Factor de Crecimiento Vascular Endotelial), FGF (Factor de Crecimiento de los Fibroblastos) y del HGF(Factor de Crecimiento de los Hepatocitos) los cuales incrementan la Angiogénesis y disminuyen la apoptosis del tejido miocardico.
Una vez que se ha seleccionado el gen con el que se desea trabajar se procede a la construcción genómica del promotor y de potenciadores, los cuales van a ser agregados a un genoma vírico (funciona como vehículo de transporte hacia la célula receptora), ulteriormente el virus es insertado en la célula blanco y utiliza la maquinaria de transcripción de esta para transferir la copia del gen que se ha propuesto como tratamiento de la patología.
Últimos estudios han demostrado que la terapia génica que expresa las isoformas de Factores de Crecimiento cardioprotectores al ser administrada junto con terapia regenerativa de Stem Cells puede restaurar la función del corazón hasta en un 80%.

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Referencias Bibliográficas:
1) Lavu M., Gundewar S., Lefer D. Gene Therapy for Ischemic Heart Disease. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 2011; 50(05): 742-750.
2) Hinkel R., Trenkwalder T., Kupatt C. Gene Therapy For Ischemic Heart Disease. Expert Opinion on Biological Therapy. 2011; 11(06): 723-737.
3) Sanz-Ruiz R., Casado A., Borlado LR., Fernádez-Santos ME., Al-Daccak R., Claus P. Et Al. Rationel and Design of a Clinical Trial to Evaluate the Safety and Efficacy of Intracoronary Infusion of Allogeneic Human Cardiac Stem Cells in Pattiens with Acute Myocardial Infarction and Left Ventricular Dysfunction: The Randomized Multicenter Double-Blind Controlled CAREMI Trial. Circulation Research. 2017; 121(12): 30-55.
4) Duran J., Makarewich C., Sharp T., Starosta T., Zhu F., Hoffman N. Et Al. Bone-Derived Stem Cells repair the heart after Myocardial Infarction through transdifferentiation and paracrine signalingn mechanisms. Circulation Research. 2013; 113(05): 539-552.
5) Lin YC., Ko TL., Shih YH., Anya-Lin MY., Fu TW., Hsiao HS., Hsu JY., Fu YS. Human Umbilical Mesenchymal Stem Cells Promote Recovery After Ischemic Stroke. Stroke. 2011; 42(07): 2045-2053.
6)  Genetic Science Lerning Center. Gene Therapy (Internet). Utah: Genetic Science Lerning Center; 2013. (Last Update: 2013, July 15; Last Inquiry 2017, December 17) Avaliable on: http://learn.genetics.utah.edu/content/genetherapy/

Terapia Regenerativa con Stem Cells (Células Madre) en la Cardiopatía Isquémica

En nuestro cuerpo tenemos varios tipos de células especializadas que se  han diferenciado para realizar funciones específicas y complejas; sin embargo, existen células indiferenciadas cuya función es dar lugar a otros tipos celulares especializados y específicos, regenerar los tejidos, estimular de forma paracrina a las células diferenciadas o a otras células indiferenciadas para establecer cambios fisiológicos intrincados. Éstas células se han denominado "Stem Cells" (Células Madre).

Las células madre pueden ser somáticas y embrionarias, las primeras se encuentran en embriones y fetos e inclusive en el individuo adulto y pueden dar origen a unos cuantos tipos celulares diferentes; sin embargo, las embrionarias se hallan durante el desarrollo intra-útero o en el cordón umbilical de los recién nacidos y pueden dar origen a un gran número de células o inclusive a todos los tipos celulares del cuerpo humano. En los últimos años los tratamientos con Stem Cells en la cardiopatía isquémica han logrado avances extraordinarios; estudios han demostrado que las Células madre provenientes de la médula ósea e inclusive de su corteza contribuyen a disminuir el territorio necrótico en el músculo cardíaco después de haber sufrido un infarto, mejoran la irrigación al estimular factores parácrinos como VEGF (factor de crecimiento vascular endotelial), FGFb (factor de crecimiento básico de los fibroblastos) y otras sustancias. El tratamiento con Stem Cells provenientes del cordón umbilical ha demostrado delimitar el remodelamiento adverso frente a un accidente cardiovascular o cerebrovascular e inclusive regenera el miocardio por una ulterior diferenciación de las células madre en cardiomiocitos.

Células madre. CBSC: Células madre derivadas de la corteza ósea. CDC: Células Madre derivadas del tejido Cardíaco

Ecocardiografía para verificar la función del músculo cardíaco. De izquierda a derecha la primera imagen muestra un Ecocardiograma de base, la segunda un ECC después de seis semanas de inducir infarto cardíaco en ratones y dar tratamiento con CBSC, la tercera imagen un ECC después de seis semanas de inducir infarto cardíaco en ratones y dar tratamiento con CDC, la cuarta imagen corresponde al grupo de control (placebo).

La imagen muestra la regeneración del tejido muscular cardíaco después de haber sido inducido a Infarto Agudo de Miocardio y de ser tratado con CBSC.

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Referencias Bibliográficas:
1) Sanz-Ruiz R., Casado A., Borlado LR., Fernádez-Santos ME., Al-Daccak R., Claus P. Et Al. Rationel and Design of a Clinical Trial to Evaluate the Safety and Efficacy of Intracoronary Infusion of Allogeneic Human Cardiac Stem Cells in Pattiens with Acute Myocardial Infarction and Left Ventricular Dysfunction: The Randomized Multicenter Double-Blind Controlled CAREMI Trial. Circulation Research. 2017; 121(12): 30-55.
2) Duran J., Makarewich C., Sharp T., Starosta T., Zhu F., Hoffman N. Et Al. Bone-Derived Stem Cells repair the heart after Myocardial Infarction through transdifferentiation and paracrine signalingn mechanisms. Circulation Research. 2013; 113(05): 539-552.
3) Lin YC., Ko TL., Shih YH., Anya-Lin MY., Fu TW., Hsiao HS., Hsu JY., Fu YS. Human Umbilical Mesenchymal Stem Cells Promote Recovery After Ischemic Stroke. Stroke. 2011; 42(07): 2045-2053.
4)  Genetic Science Lerning Center. Stem Cells in Use (Internet). Utah: Genetic Science Lerning Center; 2013. (Last Update: 2013, July 15; Last Inquiry 2017, December 17) Avaliable on: http://learn.genetics.utah.edu/content/stemcells/sctoday/
5) Genetic Science Lerning Center. The Nature of Stem Cells (Internet). Utah: Genetic Science Lerning Center; 2013. (Last Update: 2013, July 15; Last Inquiry 2017, December 17) Avaliable on: http://learn.genetics.utah.edu/content/stemcells/scintro/
6) Genetic Science Lerning Center. Stem (Internet). Utah: Genetic Science Lerning Center; 2013. (Last Update: 2013, July 15; Last Inquiry 2017, December 17) Avaliable on: http://learn.genetics.utah.edu/content/stemcells/
7) www.texasheart.org . Información básica sobre las células madre (Internet). Texas Heart Institute; 2017. (Last Update: 2013 ; Last Inquiry 2017, December 17) Avaliable on: http://www.texasheart.org/Research/StemCellCenter_Esp/Informacion_basica.cfm
8) www.cancer.gov. Trasplante Alogénico de Células madre. NIH: Intituto Nacional del Cancer (USA); 2017. (Last Update: 2017 ; Last Inquiry 2017, December 17) Avaliable on: https://www.cancer.gov/espanol/publicaciones/diccionario?cdrid=270732

ADN Recombinante dentro de la naturaleza y su utilidad en el tratamiento de la Cardiopatía isquémica

El ADN recombinante es un tipo de ADN sintético creado por la unión de dos ADN de diferentes organismos. Ésta unión o inserción de un ADN foráneo dentro de un ADN "huésped" genera como respuesta la expresión de una proteína recombinante, la cual está destinada a cambiar las características del huésped o a producir una sustancia química que coadyuve en el tratamiento de una enfermedad.
El ADN recombinante amplia la visión de la terapia génica de formas inimaginables; ésta técnica se ha utilizado para la generación de insulina sintética, de hormona del crecimiento, del factor VIII de la coagulación, etc.
La recombinación del ADN puede ocurrir de forma natural, un claro ejemplo de esto es la reproducción celular sexual (Meiosis), cuando los gametos durante la Profase I en la subfase de Paquiteno recombinan el material genético por un proceso denominado"crossing over".

La tecnología del ADN Recombinante utiliza como métodos de recombinación genética de laboratorio a la PCR y a la clonación.

Para mayor entendimiento de la técnica del ADN recombinante mira el vídeo. Para mayor información sobre la clonación da click AQUI

Dentro de la cardiopatía isquémica la tecnología del ADN recombinante ha abierto el panorama de investigación farmacológica, haciendo posible la identificación de proteínas que medien la rarefacción capilar (disminución de la superficie vascular capilar en los diversos órganos), gracias a esta tecnología en últimos estudios se ha comprobado el papel de la Dipeptidil peptidasa-4 (DPP-4) recombinante en ratones la cual induce rarefacción capilar e interfiere con los niveles de FGF-2 el cual aumenta los niveles de EGF-1; el EGF-1 (Early Grow Factor 1 ó Factor de Crecimiento temprano 1) incrementa la angiogénesis e impide el fenómeno de rarefacción capilar que genera zonas de necrosis tisular. Como razonamiento lógico al inhibir la DPP-4 se incrementan los niveles de FGF-2 y de EGF-1 lo que mejora la perfusión del tejido cardíaco y al mismo tiempo protege al miocardio frente a zonas de microinfarto.

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Referencias Bibliográficas:
1) Suda M., Shimizu I., Yoshida Y., Hayashi Y., Ikegami R., Katsuumi G. Et al. Inhibition of dipeptidyl peptidase-4 ameliorates cardiac ischemia and systolic dysfunction by up-regulation the FGF-2/EGR-1 pathway. PLoS One. 2017; 12(08): e0182422.
2) Cho KO, Kim SK, Kim SY. Chronic Cerebral hypoperfusion and the plasticity of the posterior cerebral artery following permanent bilateral common carotid artery occlusion. Korean J Physiol Pharmacol. 2017; 21(06): 643-650.
3) Aman M., Zapata M. Lectura sistemática de artículos de ADN recombinante para estudiantes de medicina. Ed. Quito: Facultad de Ciencias Médicas. Universidad Central del Ecuador, 2015. 100p; II; graf; tabs.
4) Tamay de Dios L., Ibarra C., Velasquillo C. Fundamentos de la Reacción en cadena de la Polimerasa (PCR) y de la PCR en tiempo Real. Rev Medigraphic. 2013; 02(02):70-78.
5) Genetic Science Lerning Center. Cloning (Internet). Utah: Genetic Science Lerning Center; 2013. (Last Update: 2013, July 15; Last Inquiry 2017, December 10) Avaliable on: http://learn.genetics.utah.edu/content/cloning/
6) Genetic Science Lerning Center. What is Cloning (Internet). Utah: Genetic Science Lerning Center; 2013. (Last Update: 2013, July 15; Last Inquiry 2017, December 10) Avaliable on: http://learn.genetics.utah.edu/content/cloning/whatiscloning/
7) Genetic Science Lerning Center. Gen Therapy (Internet). Utah: Genetic Science Lerning Center; 2013. (Last Update: 2013, July 15; Last Inquiry 2017, December 10) Avaliable on: http://learn.genetics.utah.edu/content/genetherapy/
8) www.infobiologia.net .  El "Crossing over".  Biología; 2017.  (Last Update: 2017, July 18; Last Inquiry 2017, December 10) Avaliable on: http://www.infobiologia.net/2012/11/crossing-over.html

Pruebas moleculares para el diagnóstico de la Cardiopatía Isquémica (Southern Blot, Microarray, Hibridación In Situ)

Las técnicas como el Southern Blot, el Microarray y la Hibridación In Situ (ISH) son pruebas moleculares muy específicas; sin embargo, y aunque parezca paradójico su utilidad en el diagnóstico de la cardiopatía isquémica es limitado. El grado de limitación de estas técnicas moleculares tiene mucho que ver con su selectividad por una o varias regiones de ADN con la que se va a unir (Hibridar) y con la característica especial que tienen las cardiopatías isquémicas de ser enfermedades "multifactoriales". La base de estas técnicas de hibridación es la complementariedad de bases; es decir, se utiliza sondas de ADN o de ARN que se unirán a una cadena complementaria a las bases de la sonda (Ejm: si la sonda de ADN tiene 5'GGAA3' se unirá a una cadena complementaria de ADN 5'CCTT3')  y generarán una respuesta química o fluorescente gracias a marcadores acoplados a la sonda. 

Bajo este precedente se ha comprobado que la Hibridación In Situ toma relevancia dentro de la cardiopatía isquémica bajo la sospecha de que ésta ha sido ocasionada como entidad secundaria a una miocarditis por infección de Parvovirus B19. En este caso se toma una muestra del tejido y con una etiqueta de la subunidad 35S para una sonda de RNA antisentido del PV-B19 se transcribe In Vitro el fragmento de 2.5 kilobases Hind III/Eco RI.
El Southern Blot ha sido utilizado en los últimos años para detectar Polimorfismos de Nucléotido simple (SNP) con fuerte evidencia de un patrón autosómico dominante que condicionan la hipercolesterolemia familiar; esta entidad es producto de una deficiencia en los receptores de LDL lo que ocasiona niveles elevados de LDLc en el plasma y representa un factor de riesgo determinante de cardiopatía isquémica. Con esta técnica se buscan mutaciones del R3480P, R3527Q y del R3531C. El microarray resulta más factible que las anteriores pruebas mencionadas, debido a que contiene miles de cadenas complementarias que se hibridan, ya que como su nombre lo indica es un "chip de ADN". El microarray se utiliza para detectar cardiopatías congénitas que pueden relacionarse con patologías o variantes de las arterias coronarias y predisponer a sufrir una cardiopatía isquémica; éstas pueden ser Tetralogía de Fallot, Síndrome de Di George o deleción del 22q11.

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Referencias Bibliográficas: 
1) Liu L., Wang H., Cui C., Wu D., Li T., Fan T. Et al. Aplication of Array-Comparative genomic hibridization in Tetralogy of Fallot. Rev Medicine. 2016: 95(49); 5552.
2) Genetic Science Lerning Center. DNA Microarray (Internet). Utah: Genetic Science Lerning Center; 2013. (Last Update: 2013, July 15; Last Inquiry 2017, December 02) Avaliable on: http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/microarray/
3) wikipedia.org . Southern Blot (Wikipedia la enciclopedia Libre). Wikipedia: 2017 (Actualizada: 02/01/2017, Ultimo Acceso: 02/12/2017. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Southern_blot
4)  Ejarque I., Real JT., Martinez-Hervas S., Chaves FJ., Blesa S., Garcia-Garcia AB. Et al. Evaluation of clinical diagnosis criteria of familial ligand defective apoB 100 and lipoprotein phenotype comparison between LDL receptor gene mutations affecting ligand-binding domain and the R3500Q mutation of the apoB gene in patients from a South European population. Transl. Res. 2014 ;151(3):162-7.
5) wikipedia.org . Chip de ADN (Wikipedia la enciclopedia Libre). Wikipedia: 2017 (Actualizada: 20/09/2017, Ultimo Acceso: 02/12/2017. Disponible en:https://es.wikipedia.org/wiki/Chip_de_ADN
6) wikipedia.org . Hibridación In Situ (Wikipedia la enciclopedia Libre). Wikipedia: 2017 (Actualizada: 30/10/2017, Ultimo Acceso: 02/12/2017. Disponible en:https://es.wikipedia.org/wiki/Hibridaci%C3%B3n_in_situ
7) Bültmann B., Kringel K., Sotlar K., Bock CT., Baba HA., Sauter M. Et al. Fatal parvovirus B19–associated myocarditis clinically mimicking ischemic heart disease: An endothelial cell–mediated disease. Human Pathology. 2013: 34(1); 82-85.