Dr. Raúl Méndez y Dr. Xavier Salvatella

Los doctores Raúl Méndez1 y Xavier Salvatella2, investigadores del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB Barcelona)3 y de ICREA, han dado recientemente un paso que constituye una revolución en la comprensión del autismo. Su equipo ha logrado descifrar un “código” de 24 letras químicas que influye en la forma en que las neuronas se comunican y cuyo correcto abordaje podría revertir comportamientos similares a los del autismo. Este avance, publicado en la prestigiosa revista científica Nature4, abre una ventana de esperanza hacia futuros tratamientos. Aprovechando su participación en las VI Jornadas Neurocientíficas y Educativas Fundación Querer5, enfocadas a Enfermedades Neurológicas Infantiles y Trastornos del Lenguaje, que tendrán lugar los días 10 y 11 de junio en la Universidad Camilo José Cela de Madrid, conversamos con ellos para que nos expliquen con la mayor sencillez posible en qué consiste este descubrimiento, qué implicaciones tiene y cómo puede transformar la vida de miles de familias.

¿Podríais explicar de forma sencilla qué significa que hayáis “descifrado un código de 24 letras químicas” y que implicaciones tiene para las personas con un trastorno del espectro autista (TEA)?

Raúl Méndez: A Eric Kandel le dieron el Premio Nobel de Medicina en el año 2000 por definir o descubrir que para que las conexiones entre neuronas funcionasen era necesario que se produjese síntesis de proteína en la sinapsis, donde una neurona conecta con otra, y que esa síntesis de proteína era la base del aprendizaje y la memoria a largo plazo. Nosotros hemos trabajado en una proteína que une los RNA mensajeros, que son los que se van a traducir a proteínas; es decir, los que llevan la información desde el núcleo de la célula hasta la sinapsis, que es donde se tiene que fabricar la proteína. Esto significa que cuando se produce el RNA en el núcleo y se une esta proteína CPB4, silencia este RNA mensajero, lo lleva a la conexión entre las neuronas y lo guarda ahí hasta que la neurona se estimula. Entonces se libera esta información y se produce la proteína que va a marcar esa sinapsis y va a hacer que las neuronas funcionen.

Lo que vimos en un trabajo previo6 es que en personas con trastornos del espectro autista esta CPB4 perdía 8 aminoácidos por lo que se llama un proceso de splicing alternativo que no funcionaba bien. Ocho aminoácidos es una parte pequeñísima de la proteína, pero hacía que no funcionase. No se libera la información correctamente y entonces las neuronas no funcionan. Lo que en aquel momento no supimos, o nos faltó por descubrir, fue por qué una pérdida de un trocito tan pequeño de esta proteína impedía que funcionase un proceso tan complejo.

La mayor parte de estos 100 genes que se han asociado estadísticamente a la aparición del trastorno del espectro autista son dianas directas controladas por las proteínas CPB4

Y en este punto nos unimos al grupo de Xavi, que precisamente es experto en el proceso que al final es la base de este almacenaje de transporte y silenciamiento que son la formación de una especie de gotas de aceite en agua –liquid like droplets se llaman en inglés– que es lo que forma esta proteína, y es donde se almacenan y transportan los RNA’s mensajeros. Es decir, CPB4 se une a los RNA’s mensajeros, ensambla una especie de gotita, que es lo que se transporta, y ahí se guarda en las sinapsis neuronales, y esta gota se tiene que disolver para liberar la información.

Ahora continúa Xavi que es el experto en esta dinámica de estas gotas formadas por proteínas, que es lo que estaba fallando al perderse estos 8 aminoácidos y hacía que la neurona dejase de funcionar.

Xavier Salvatella: Es uno de los aspectos quizá más novedosos del trabajo, dejando de lado la parte que obviamente tiene mayor importancia para la comprensión del mecanismo de la enfermedad o del trastorno. Y es que, efectivamente, hace unos 10-15 años se descubrió que la actividad biológica de muchas proteínas está basada en la formación de estas gotitas de proteína que se parecen a gotitas de aceite en agua. Eso es algo bastante nuevo en biología celular; es un nuevo mecanismo de regulación de la actividad biológica y es precisamente el mecanismo que está –digamos– estropeado en este trastorno.

Raúl te decía que la proteína CPB4 se une al ARN que es la molécula que contiene la información genética y la transporta en la célula. Lo nuevo en este campo que comentaba antes de la formación de los condensados es que esto no es una copia de ARN que se une a una copia de proteína, sino que son varios centenares de copias de CPB4 las que se unen con muchos ARN’s formando esas gotitas que se separan de la célula al igual que una gotita de aceite se separa del agua, pero, evidentemente, ya puedes intuir que para que esto sea útil para la regulación del flujo de la información genética tiene que ser un proceso reversible. Las gotas se tienen que poder formar para capturar el ARN y se tienen que poder disolver cuando convenga; es decir, cuando la neurona reciba la estimulación.

Estamos hablando con médicos de un hospital para poder trabajar en un sistema de detección que nos permitiera hacer un cribaje del tipo de personas que se podrían beneficiar de ese tratamiento

Pues bien, a través de nuestro conocimiento bastante detallado en el campo de la biofísica, que es mi disciplina, hemos podido entender que precisamente de los 8 aminoácidos que corresponden con las cuatro bases que mencionabas al principio de la entrevista, esos 8 aminoácidos, a pesar de que representan solo el 1% de la proteína, son clave para que estas gotas tengan un carácter suficientemente dinámico, suficientemente líquido, para que cuando llegue la estimulación se disuelvan y se puedan liberar los ARN’s. Si faltan los 8 aminoácidos, estas gotas no tienen carácter dinámico; son como agregados, son como los beta-amiloides del alzhéimer. Agregados irreversibles que ya no se pueden disolver.

Y por eso es importante este trabajo, porque de esta forma hemos podido atribuir una actividad a los 8 aminoácidos y entender por qué son tan importantes. Esto, evidentemente, abre puertas para, quizás en un futuro, corregir este déficit funcional.

Tres potenciales estrategias terapéuticas para abordar los TEA

Precisamente os iba a preguntar si esto se podría aplicar en la práctica clínica para prevenir o revertir los trastornos del espectro autista que, además, incluyen una gran variabilidad de síntomas, y no sé si todos tienen esto en común…

Raúl Méndez: Efectivamente, los trastornos del espectro autista constituyen un cajón de sastre donde se meten cosas muy distintas. Más o menos el consenso es que hay un 20% cuyas causas se consideran monogénicas, que se pueden atribuir a una mutación o a un fallo en un solo gen. Hay un 80% que son lo que se llama idiopático, que quiere decir que no se conoce muy bien el origen, pero que estadísticamente se asocian a desequilibrios en la expresión de hasta 100 genes distintos. Y precisamente en este segundo grupo es donde vimos en su día que se perdía este microexon de la CPB4, y que la mayor parte de estos 100 genes que se han asociado estadísticamente a la aparición del trastorno del espectro autista son dianas directas controladas por las CPB4; es decir, que encajaría bastante bien que una función incorrecta de la CPB4 desbalanceara en torno a 100 genes que constituyesen muchos fallos pequeñitos que colectivamente generaran el problema.

Todo esto son estadísticas, aunque es cierto que cuando hicimos un ratón al que le faltaba este trocito, no solo tenía las manifestaciones asociadas al autismo, sino que tenía los fallos de expresión génica que también se habían visto en personas con este trastorno; es decir, hay una cierta causalidad en el descubrimiento que hicimos en su día.

Si los 8 aminoácidos son tan importantes y no se han incorporado en las personas con autismo, lo que hay que hacer es intentar que estén

Dicho esto, no todas las personas pierden este microexon en la misma cantidad. Hay personas que lo pierden mucho y personas que lo pierden poco. Y aquí es donde empieza el trabajo a desarrollar en el futuro. Tendríamos que ser capaces de detectar el grado de pérdida de este microexon y asociarlo a lo fuertes o débiles que sean los síntomas, para determinar qué tipo de personas se podrían beneficiar de este posible tratamiento, que podría llegar a ser hasta un 80% de los casos de autismo. Pero esto es algo que hay que investigar y ya estamos hablando con médicos de un hospital para poder trabajar en un sistema de detección que nos permitiera hacer un cribaje del tipo de personas que se podrían beneficiar de ese tratamiento.

Después, estamos abordando tres estrategias distintas como posibles vías para desarrollar una posible terapia. Yo voy a explicar la que sería la tercera en orden de importancia, y es la menos intuitiva, porque se trata de eliminar la proteína del todo. Porque una cosa que hemos visto es que es mucho peor tener esta proteína defectuosa, que no tenerla. Con lo cual, estamos haciendo un abordaje clásico de drogas –de inhibidores– para cargarnos la proteína y así aliviar los efectos que causa este fallo en el que faltan estos 8 aminoácidos. Esto es un abordaje típico de farmacología donde hemos hecho ya un screening de 50.000 compuestos y hemos encontrado algunos que podrían funcionar; esto se ha visto en el tubo de ensayo, luego hay que ir a las células, después al ratón, y por último al paciente…; es decir, estamos muy al principio del camino, pero esta avenida –que no sería nuestra favorita– está en marcha y está funcionando.

Xavier Salvatella: La primera de las otras dos estrategias es la más evidente: si los 8 aminoácidos son tan importantes y no se han incorporado en las personas con autismo, lo que hay que hacer es intentar que estén. La manera de conseguirlo es dirigir fármacos de un tipo muy concreto al ARN que codifica la proteína CPB4 para asegurarnos de que los 8 aminoácidos que resultan clave para su actividad estén presentes.

Esto tiene la ventaja de que es una aproximación que va al origen del problema, y una segunda ventaja es que esta forma de tratar una enfermedad ya se ha conseguido que funcione en otras enfermedades. Es decir, corregir procesos equivalentes a éste ya se ha podido conseguir con otras enfermedades, con lo cual confiamos en que pueda funcionar.

No es una terapia génica, porque el problema no es a nivel de un error en la secuencia del ADN que codifica para la proteína, sino que es un error en cómo se gestiona o cómo se procesa el ARN. Y la maquinaria que lo procesa –que es la maquinaria splicing– podemos intentar que funcione mejor. Esto es una terapia que podría funcionar en un futuro. Esta sería la más directa, y vamos a intentar, evidentemente, desarrollarla.

Las herramientas y estrategias que hemos descubierto en principio podrían ser exportables a otro tipo de enfermedades neurodegenerativas

Otra forma de abordar el problema, y de hecho ya lo tratamos un poco en el trabajo que publicamos en enero, es intelectualmente más innovadora. Es la siguiente: en vez de intentar que la proteína incorpore estos 8 aminoácidos que le faltan en autismo de la forma que te acabo de decir, si por cualquier razón no conseguimos hacer esto, lo que demostramos en el trabajo es que, al menos en el tubo de ensayo, los ensamblajes, las gotitas que te decía de proteína de varios centenares de copias de proteína y, por consiguiente, de varios RNA’s, pueden recuperar su dinamismo, las características que son necesarias para que liberen los ARN’s cuando la célula se estimula.

Incluso si no están los 8 aminoácidos en la proteína, lo podemos recuperar si los mandamos de forma exógena; es decir, si mandamos a las gotitas un fármaco que contiene los 8 aminoácidos. Es decir, que los 8 aminoácidos funcionan, aunque no sean parte de la proteína. Se pueden añadir a posteriori, como si fuera un aditivo. Fue sorprendente, pero tiene su lógica física y sería una forma para que, si no conseguimos corregir el problema de origen, corregirlo a medio camino.

Y estas son las tres aproximaciones. Yo creo que la más sencilla es la de interferir con este fenómeno de splicing de forma que corrija el problema. Esta segunda que he explicado es quizás la más novedosa a nivel científico, porque es algo que no es una forma de tratar trastornos de este tipo que se haya utilizado generalmente, pero que podría funcionar.

La tercera aproximación que ha explicado Raúl quizá sea la más ingeniosa porque parte de la base de que en realidad es más fácil cargarse algo, que corregirlo, y Raúl tiene suficiente evidencia de que existen otras proteínas que quizás puedan hacer la función que hace CPB4, por lo que sería mejor no tenerla, que tenerla estropeada.

Y veremos cuál de las tres es la más prometedora. Ojalá alguna de ellas funcione, porque a priori es difícil saberlo. En función de cuál sea el éxito que tengamos a la hora de recaudar los fondos, organizarnos como científicos, vamos a abordar las tres. Espero que puedan ser las tres porque a priori, como decía, no es fácil apostar por una de ellas.

¿Podría este hallazgo tener implicaciones también para otras enfermedades neurológicas o del neurodesarrollo, más allá del autismo?

Raúl Méndez: De hecho, hay grupos con los que colaboramos que están estudiando si este tipo de defecto se produce en otras enfermedades del neurodesarrollo o neurodegenerativas y, en principio, se está viendo que a pesar de que los datos no son tan sólidos, parecerían indicar que sí.

Este fenómeno de solidificación es conceptualmente parecido al alzhéimer; es decir, que las herramientas y estrategias, sobre todo aquella donde se recupera la función, en principio podrían ser exportables a otro tipo de enfermedades neurodegenerativas, pero, de momento, los datos o evidencias son muy preliminares y en el caso del autismo estamos muchísimo más avanzados que en otro tipo de patologías.

Es algo que merecerá la pena explorar en el futuro, y probablemente no seamos nosotros quienes lo hagamos, sino algunos otros grupos con los que colaboramos, o no, porque, a diferencia del mundo de la farma, en el mundo académico ponemos a disposición del colectivo los descubrimientos que hacemos para que los puedan aprovechar otros grupos explorando otro tipo de enfermedades, y por eso lo publicamos y estoy seguro de que hay muchos grupos en el mundo aprovechando lo que describimos en nuestro trabajo para aplicarlo a sus propios estudios.

¿Qué queda por hacer a partir de ahora para que este descubrimiento llegue a la práctica clínica?

Xavier Salvatella: Es muy importante aclarar que estamos muy al principio del proceso y que las incertidumbres son enormes, que estadísticamente lo más probable es que fracasemos… No hay más que mirar cuantas ideas ‘geniales’ (entre comillas) se publican en grandes revistas y tienen impacto social incluso, y luego cuando uno se pone en serio de repente aparece un obstáculo insalvable. Esto es estadísticamente lo más probable. Pero vamos a luchar para que aquellas posibilidades que tengamos de éxito las podamos probar.

Raúl Méndez: Le quiero dar un broche un poquito más optimista que Xavi porque, aunque nosotros fracasemos, creo que este trabajo abre conceptualmente una puerta que se desconocía y que estaba ahí. Y creo que, aunque Xavi y yo fracasemos en lo que podamos intentar, hemos abierto una puerta que estoy seguro de que alguien sabrá aprovechar. Que no va a ser mañana, no, porque esto lleva sus plazos, pero creo que hemos abierto un concepto nuevo y confiamos en que nosotros, u otros, lo sepan llevar a buen término y sea de utilidad para los pacientes. ¿Cuándo? Ni idea, pero creo que cuantas más puertas tengamos más probabilidades hay de que algún día encontremos algo. Esta es una puerta nueva que no existía antes y en eso radica su relevancia.