Errores innatos del metabolismo. avances en el diagnostico y terapeutica / Inborn errors of metabolism. Advances in diagnosis and therapeutic

Resumen Las novedades en el campo de los errores innatos del metabolismo (EIM) son espectaculares. Se han descrito nuevos EIM, se conoce mejor sus bases fisiopatológicas y las implicaciones para el organismo. Con la llegada de las nuevas técnicas de metabolómica, lípidomica y genómica se han multiplicado los avances en el diag nóstico y permiten explorar nuevas opciones terapéu ticas. Se ha establecido una nueva clasificación de los EIM en base a los más de 1.450 EIM identificados. Está irrumpiendo una nueva especialidad, que es la medici na metabólica. El cribado neonatal se estáempezando a universalizar y nos permite hoy en día, con tándem masas, el diagnóstico de más de 20 enfermedades me tabólicas del período neonatal que tienen opciones de tratamiento. Se están creando unidades de EIM para adultos para seguir niños con EIM que sobreviven a la enfermedad y con cada vez mejor calidad de vida y se diagnostican EIM que debutan en la adolescencia o laedad adulta. Aparecen las terapias personalizadas y las guías de práctica clínica para muchos EIM. Finalmente están emergiendo cada vez nuevas opciones terapéuticas que permiten una mayor supervivencia y mejor calidad de vida. La terapia génica convencional ya se está aplicando en algunos EIM.Sin embargo, las estrategias de edición de genes con terapias de ARN pueden permitir corregir la mutación genética mini mizando los problemas asociados con la terapia génica de compensación convencional.

Abstract The advances in the field of inborn errors of metabo lism (IEM) are spectacular. New IEM have been described, their pathophysiological bases and implications for the organism are better known. With the advent of new metabolomics, lipidomics and genomics techniques, advances in diagnosis have multiplied and allow new therapeutic options to be explored. A new IEM classi fication has been established based on the more than 1.450 IEM identified. A new specialty is emerging, which is metabolic medicine. Neonatal screening is becom ing universal and allows us today, with tandem mass, to diagnose more than 20 metabolic diseases of the neonatal period, with treatment options. IEM units for adults are being created to follow-up children with IEM who survive the disease and with an increasingly better quality of life, and some IEM that start in adolescence or adulthood are diagnosed. Personalized therapies and clinical practice guidelines appear for any IEM. Finally, new therapeutic options are emerging day to day that allow a longer survival and better quality of life. Con ventional gene therapy is already being applied in some IEM. However, gene editing strategies with RNA thera pies may allow the correction of the genetic mutation, minimizing the problems associated with conventional compensation gene therapy.

Terapia genica: ¿Dónde estamos?, ¿A dónde vamos? / Gene therapy: Where are we? Where are we going?

Resumen La terapia génica ha logrado avances significativos en el tratamiento de enfermedades genéticas, especial mente en enfermedades raras y monogénicas. Se han desarrollado y aprobado terapias génicas para tratar en fermedades como la atrofia muscular espinal, brindando esperanza a los pacientes y demostrando la eficacia de esta terapia. Actualmente, se están realizando numerosos ensayos clínicos para evaluar la seguridad y eficacia de la terapia génica en diversas enfermedades, particularmente en el campo de la neurología pediátrica. Estos estudios están generando datos alentadores y contribuyen al conoci miento sobre cómo mejorar las técnicas de terapia génica. A pesar de los avances, la terapia génica enfrenta desafíos importantes. Es una terapia costosa y téc nicamente compleja, lo que limita su accesibilidad. Además, aspectos como la entrega eficiente de genes, la respuesta inmunológica a los vectores y la duración de la respuesta terapéutica requieren mejoras. se está investigando activamente. En cuanto al futuro de la terapia génica, se espera que los avances en tecnología de edición génica, como CRISPR-Cas9, permitan una mayor precisión y eficiencia en la modificación de genes. Se espera que la investigación en vectores de terapia génica mejore la capacidad de entrega y la seguridad de los tratamientos. Se están desarrollando nuevas ge neraciones de vectores virales y no virales que podrían superar las limitaciones actuales y permitir una admi nistración más eficiente y precisa de genes terapéuticos.

Abstract Gene therapy has achieved significant advancements in the treatment of genetic diseases, especially in rare and monogenic diseases. Gene therapies have been de veloped and approved to treat diseases such as spinal muscular atrophy, offering hope to patients and dem onstrating the effectiveness of this therapy. Currently, numerous clinical trials are being conduct ed to evaluate the safety and efficacy of gene therapy in various diseases, particularly in the field of pediatric neurology. These studies are generating encouraging data and contributing to the knowledge on how to im prove gene therapy techniques. Despite the advancements, gene therapy faces significant challenges. It is a costly and technically complex therapy, limiting its accessibility. Addition ally, aspects such as efficient gene delivery, immune response to vectors, and duration of therapeutic re sponse require improvements and are actively being investigated. Regarding the future of gene therapy, advances in gene editing technology, such as CRISPR-Cas9, are ex pected to allow for greater precision and efficiency in gene modification. Research on gene therapy vectors is expected to en hance the delivery capacity and safety of treatments. New generations of viral and non-viral vectors are be ing developed that could overcome current limitations and enable more efficient and precise administration of therapeutic genes.

Antibióticos innovadores contra la farmacorresistencia bacteriana obtenido por tecnología de edición genética CRISPR/Cas9 / Innovative antibiotics against bacterial drug resistance obtained by CRISPR/cas9 gene editing technology

Introducción: El aumento de la resistencia a los antimicrobianos constituye actualmente una peligrosa amenaza para la salud. Ante este problema global de falta de antimicrobianos, es perentorio intervenir de forma coordinada e idear fórmulas para incentivar la investigación a nivel internacional. Objetivo: Realizar una revisión actualizada sobre las causas y mecanismos de la resistencia a los antibióticos y la adaptación del sistema CRISPR/Cas para el desarrollo de innovadores antimicrobianos como parte esencial de una estrategia altamente específica en el tratamiento de infecciones producidas por bacterias resistentes. Métodos: Se realizó una revisión documental, se empleó la bibliografía nacional e internacional especializada publicada en los últimos 5 años. Se utilizó el motor de búsqueda Google Académico y se consultaron artículos de libre acceso en las bases de datos Pubmed, SciELO, LILACS, CUMED y HINARI, en el período comprendido entre marzo de 2020 hasta el mes de enero de 2021. Se revisaron un total de 41 artículos. Las consultas se hicieron en inglés y español. Para la búsqueda se tuvo en cuenta las palabras clave: eligobióticos; resistencia a antibióticos; CRISPR/Cas. Resultados: La evidencia recopilada sustenta que muchas enfermedades son inducidas por alteraciones del equilibrio de la microbiota humana y la técnica de edición genética CRISPR/Cas permitirá el desarrollo de novedosos antibióticos como los eligobióticos que eliminarán las bacterias patógenas multirresistentes y dejarán intacto el microbioma. Conclusiones: el esclarecimiento de los enigmas de la microbiota y su diseño con terapia génica permitirán el progreso de innovadores antibióticos con empleo del sistema CRISPR/Cas que ineludiblemente modificarán la práctica médica para siempre(AU)

Introduction: The increase in antimicrobial resistance is currently a dangerous threat to health. Faced with this global problem of lack of antimicrobials, it is imperative to intervene in a coordinated manner and devise formulas to encourage research at the international level. Objective: To review on the update causes and mechanisms of antibiotic resistance and the adaptation of CRISPR/Cas system for the development of innovative antimicrobials as an essential part of a highly specific strategy in the treatment of infections caused by resistant bacteria. Methods: A documentary review was carried out in the specialized national and international bibliography published in the last 5 years. Google Scholar search engine was used and free access articles were consulted in Pubmed, SciELO, LILACS, CUMED and HINARI databases, from March 2020 to January 2021. A total of 41 articles were retrieved. The consultations were made in English and Spanish. For the search, we took into account the keywords eligobiotics, antibiotic resistance, CRISPR/Cas. Results: The reviewed evidence supports that many diseases are induced by alterations in the balance of the human microbiota; and CRISPR/Cas gene editing technique will allow the development of novel antibiotics such as eligobiotics that will eliminate multi-resistant pathogenic bacteria and leave the microbiome intact. Conclusions: The clarification of the enigmas of the microbiota and its design with gene therapy will allow the progress of innovative antibiotics using CRISPR/Cas system that will inevitably change medical practice forever(AU)

Ética de la edición genética en seres humanos

Propósito/Contexto. Este artículo analiza aspectos éticos de la edición genética en seres humanos. Metodología/Enfoque. Se describe el desarrollo de las principales aplicaciones de la tecnología genética en prevención, diagnóstico y terapéutica de enfermedades genéticas en las últimas décadas, culminando con la edición genética. Resultados/Hallazgos. Se definen los principales aspectos éticos que presenta la edición genética somática y germinal en seres humanos, incluyendo cuestiones de seguridad, especificidad, precisión y certeza. Se critica la edición genética germinal y el concepto de "mejoramiento" humano por vulnerar la autonomía individual, generar cambios genéticos heredables en la progenie y aceptar la falacia del reduccionismo genético de que los rasgos de las personas dependen exclusivamente de la constitución genética, independiente del ambiente. Discusión/Conclusiones/Contribuciones. La edición genética somática puede ser ética si se siguen las normas éticas de la investigación biomédica. Por el contrario, la edición genética germinal no es pertinente ni necesaria para el tratamiento de enfermedades genéticas y presenta graves conflictos éticos, por lo cual, previo a su aplicación es necesario un consenso social por discusiones democráticas, amplias y profundas entre todos los actores sociales involucrados, seguido de mecanismos de gobernanza con regulación robusta por parte del estado, que impidan la vulneración de derechos humanos fundamentales.

Purpose/Context. This article discusses ethical aspects of gene editing in humans. Methodology/Approach. The main applications of genetic technology in the prevention, diagnosis and therapeutics of genetic diseases in recent decades, are described, culminating with genetic editing. Results/Findings. The main ethical aspects of somatic and germline gene editing in humans are discussed, including issues of safety, specificity, precision and certainty. Germline genetic editing and human "enhancement" are criticized for violating individual autonomy, for generating heritable genetic changes in the progeny and for accepting the fallacy of genetic reductionism that people's traits depend exclusively on genetic makeup, independent of the environment. Discussion/Conclusions/Contributions. Somatic gene editing can be ethical if the ethical standards of biomedical research are followed. However, germline genetic editing is not relevant nor necessary for the treatment of genetic diseases and, furthermore, it presents serious ethical conflicts. Therefore, prior to its application, a social consensus is necessary, obtained by democratic, broad and profound discussions among all the social players involved, followed by governance mechanisms with robust regulation by the state, which prevent the violation of fundamental human rights.

Finalidade/Contexto. Este artigo discute aspectos éticos da edição de genes em humanos. Metodologia/Aproximação. Descreve o desenvolvimento das principais aplicações da tecnologia genética na prevenção, diagnóstico e terapia de doenças genéticas nas últimas décadas, culminando com a edição de genes. Resultados/Descobertas. São definidos os principais aspectos éticos da edição de genes somáticos e da linha germinal no ser humano, incluindo questões de segurança, especificidade, precisão e exactidão. A edição genética da Germline e o conceito de "melhoramento" humano são criticados por violarem a autonomia individual, gerando alterações genéticas hereditárias nos descendentes e aceitando a falácia do reducionismo genético de que as características das pessoas dependem exclusivamente da sua constituição genética, independente do ambiente. Discussão/Conclusões/Contribuições. A edição somática de genes pode ser ética se os padrões éticos da investigação biomédica forem seguidos. Pelo contrário, a edição genética na linha germinal não é relevante nem necessária para o tratamento de doenças genéticas e apresenta graves conflitos éticos. Por conseguinte, antes da sua aplicação, é necessário um consenso social através de discussões democráticas, amplas e profundas entre todos os actores sociais envolvidos, seguidas de mecanismos de governação com regulação robusta por parte do Estado, que impeçam a violação dos direitos humanos fundamentais.

Reflections about the Molecular Tool That Could Change the Course of Human History: Genome Editing / Reflexiones sobre la herramienta molecular que podría cambiar el curso de la historia humana: la edición genómica / Reflexões sobre as ferramentas moleculares que poderiam mudar o rumo da história humana: a edição de genoma

Abstract Genetic editing has many applications in almost all areas of society, but may also lead to unpredictable consequences. Genome editing to modify the human germline is at the center of global discussion. Owing to the increasing number of unanswered scientific, ethical, and policy questions, the scientific community agrees that it would be inappropriate to genetically modify embryos. A serious and open debate is necessary to decide whether such research should be suspended or encouraged. Here we show some bold arguments in favor of deleting deleterious genes from the human genome and the risks liberal eugenism poses.

Resumen La edición genética tiene muchas aplicaciones en casi todos los ámbitos de la sociedad, pero también puede tener consecuencias impredecibles. La edición del genoma de la línea germinal humana es el centro de una discusión mundial. Debido al creciente número de cuestionamientos científicos, éticos y políticos, muchos sin una respuesta concreta, el consenso de la comunidad científica manifiesta que sería inapropiado modificar genéticamente embriones humanos. Se considera necesario un debate serio y abierto para decidir si se debe suspender o fomentar la investigación en este sentido. En el presente documento, se exponen algunos argumentos audaces a favor de la eliminación de los genes nocivos del genoma humano y los riesgos que supone el eugenismo liberal.

Resumo A edição de genoma tem muitas aplicações em todos os âmbitos da sociedade, no entanto pode ter consequências imprevisíveis. A edição do genoma da linha germinal humana é o centro de uma discussão mundial. Devido ao número crescente de questionamentos científicos, éticos e políticos, muitos sem resposta concreta, o consenso da comunidade científica manifesta que não seria apropriado modificar geneticamente embriões humanos. Consideramos que é necessário um debate sério e aberto para decidir se é necessário suspender ou fomentar a pesquisa nesse sentido. Aqui mencionamos alguns argumentos audazes a favor da eliminação de genes nocivos do genoma humano e os riscos decorrentes do eugenismo liberal.

CRISPR-Cas, el editor de genes / CRISPR, gene editor

El término CRISPR, por su acrónimo en inglés refiere a Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, es decir, repeticiones palindrómicas cortas, agrupadas y regularmente esparcidas, por sus características en el genoma, pertenece naturalmente al sistema de defensa de bacterias y arqueas. Este ha sido adaptado biotecnológicamente para la edición del ADN de células eucariotas, incluso de células humanas. El sistema CRISPR-Cas para editar genes consta, en forma generalizada, de dos componentes: una proteína nucleasa (Cas) y un ARN guía (sgRNA). La simplicidad del complejo lo hace una herramienta molecular reprogramable capaz de ser dirigida y de editar cualquier sitio en un genoma conocido. Su principal foco son las terapias para enfermedades hereditarias monogénicas y para el cáncer. Sin embargo, además de editor de genes, la tecnología CRISPR se utiliza para edición epigenética, regulación de la expresión génica y método de diagnóstico molecular. Este artículo tiene por objetivo presentar una revisión de las aplicaciones de la herramienta molecular CRISPR-Cas, particularmente en el campo biomédico, posibles tratamientos y diagnósticos, y los avances en investigación clínica, utilizando terapia génica con CRISPR/Cas más relevantes hasta la fecha. (AU)

CRISPR are Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, which naturally belong to the defense system of bacteria and archaea. It has been biotechnologically adapted for editing the DNA of eukaryotic cells, including human cells. The CRISPR-Cas system for editing genes generally consists of two components, a nuclease protein (Cas) and a guide RNA (sgRNA). The simplicity of the complex makes it a reprogrammable molecular tool capable of being targeted and editing any site in a known genome. Its main focus is therapies for monogenic inherited diseases and cancer. However, in addition to gene editor, CRISPR technology is used for epigenetic editing, regulation of gene expression, and molecular diagnostic methods. This article aims to present a review of the applications of the CRISPR-Cas molecular tool, particularly in the biomedical field, possible treatments and diagnoses, and the advances in clinical research, using the most relevant CRISPR-Cas gene therapy to date. (AU)

Células madre como alternativa al marcapaso transvenoso / Stem cells as an alternative to the transvenous pacemaker

Resumen Objetivo: describir el estado del arte del marcapasos biológico y las perspectivas para crear tejido cardíaco de marcapasos utilizando modernas tecnologías genéticas y de ingeniería de tejidos. Métodos: revisión sistemática de la literatura. Resultados: los marcapasos se han convertido en el tratamiento primordial para cierto tipo de arritmias o bloqueos avanzados sintomáticos. Somos testigos de mejoras continuas en la tecnología del dispositivo, con avances en el diseño del cable, el tamaño del generador, la longevidad de la batería y los algoritmos de software que se han traducido en dispositivos más pequeños con funcionalidad mejorada. En la actualidad existen muchos sistemas implantables de cardioestimulación capaces de reemplazar la función de los marcapasos fisiológicos (seno y nódulos aurículo-ventriculares) que incluyen los recientemente desarrollados marcapasos secuenciales y autoprogramables. En la última década la investigación ha confirmado que el marcapasos biológico se puede crear mediante la terapia génica y la terapia celular. Hoy existen dos enfoques para construir marcapasos biológicos: uno es para introducir genes de marcapasos en células madre mesenquimales, y el otro es para inducir células madre pluripotentes en las células del nódulo sinoauricular. Conclusiones: los marcapasos biológicos, actualmente en la etapa preclínica, podrían ser una alternativa a los dispositivos electrónicos para pacientes seleccionados en el futuro.

Abstract Objective: To describe the state of the art of biological pacemakers and the perspectives for creating cardiac pacing tissue using modern genetic and tissue engineering technologies. Methods: A systematic review of the literature. Results: Pacemakers have become the first line treatment for certain types of arrhythmias and advanced symptomatic blocks. We are witnessing continuous improvements in the technology of the device, with advances in the design of the cable, the size of the generator, the longevity of the battery, as well as the software algorithms that have led to smaller devices with improved functions. There are currently many cardiac stimulation implantable systems capable of replacing the function of physiological pacemakers systems (sinus and atrial-ventricular nodes) that include the recently developed sequential and self-programmable pacemakers. In the last ten years or so, studies have confirmed that biological pacemakers can be created using gene therapy and cell therapy. There are currently to main efforts to construct biological pacemakers. One is to introduce pacemaker genes in mesenchymal stem cells, and the other is to introduce pluripotent stem cells in cells of the sinoatrial node. Conclusions: Biological pacemakers, currently in the pre-clinical stage, could be an alternative to the electronic devices for selected patients in the future.

Terapia gênica de isquemia de membro é uma realidade? / Is gene therapy for limb ischemia a reality?

Resumo O conceito de terapia angiogênica surgiu no início da década de 90, o que pode ser feito com genes que codificam fatores de crescimento para promover a formação de novos vasos e o remodelamento de vasos colaterais. Como o procedimento dessa terapia geralmente consiste em apenas injeções locais de vetores, esse processo é pouco invasivo, rápido e de simples realização. Entretanto, desde as primeiras evidências clínicas do efeito de terapia gênica com o fator de crescimento de endotélio vascular (vascular endothelial growth factor, VEGF) vistos nos pacientes com doença arterial obstrutiva periférica até hoje, apenas dois fármacos de terapia angiogênica foram aprovados, um na Rússia e outro no Japão, o que parece um número muito pequeno diante do grande número de investimentos feitos por meio de estudos pré-clínicos e clínicos. Afinal, podemos considerar que a terapia angiogênica já é uma realidade?

Abstract The concept of angiogenic therapy emerged in the early 1990s. The method employs genes that encode growth factors to promote formation of new vessels and remodeling of collateral vessels. Since the procedure involved in this therapy usually only consists of local injections of vectors, the process is minimally invasive, quick, and simple to perform. However, since the first clinical evidence of the effects of gene therapy with vascular endothelial growth factor (VEGF) was observed in patients with peripheral artery disease, to date only two angiogenic therapy drugs have been approved, one in Russia and another in Japan, which seem a very small number, in view of the large volume of investment made in pre-clinical and clinical studies. After all, can we conclude that angiogenic therapy is a reality?

Hiposialia y Xerostomía Post Irradiación: Terapias Innovadoras en el Campo Biomolecular / Hyposialia and Xerostomy Post Irradiation: Innovative Therapies in the Biomolecular Field

Las glándulas salivales humanas pueden ser gravemente lesionadas por la radioterapia utilizada contra neoplasias de cabeza y cuello, produciendo hiposialia y xerostomía, las cuales afectan la salud oral y sistémica, mermando la calidad de vida de la persona. Los tratamientos convencionales actuales están diseñados para disminuir los síntomas, sin actuar sobre los cambios fisiopatológicos que se dan a nivel glandular. Esta revisión intenta analizar aquellas terapias preventivas y/o curativas que están desarrollándose en el campo biomolecular y que tienen un futuro prometedor por sus características innovadoras: terapia génica, terapia con células madre y terapia con factores de crecimiento. Se evidencia un aporte adicional de la nanotecnología, la cual está mejorando las vías de aplicación de los tratamientos.

Human salivary glands can be seriously injured by the radiotherapy used against head and neck neoplasms, producing hyposialia and xerostomy, which affect oral and systemic health, diminishing the person's quality of life. Current conventional treatments are designed to reduce symptoms, without acting on the pathophysiological changes that occur at the glandular level. This review attempts to analyze those preventive and /or curative therapies that are developing in the biomolecular field and that have a promising future due to their innovative features: Gene therapy, stem cell therapy and growth factor therapy. An additional contribution of nanotechnology is evident, which is improving the routes of treatment application.

Avances en el tratamiento de la distrofia de Duchenne / Advances in the treatment of Duchenne muscular dystrophy

La distrofia muscular de Duchenne es una enfermedad genéticamente determinada, ligada al cromosoma X y caracterizada clínicamente por producir debilidad muscular progresiva, con una incidencia de 1 por cada 3500-6000 varones nacidos. Es causada por la mutaciones en el gen DMD, el cual codifica la distrofina, una proteína sub-sarcolémica esencial para la estabilidad estructural del músculo. Los defectos genéticos en el gen DMD, se dividen en: deleciones (65%) duplicaciones (5-10%) y mutaciones puntuales (10-15%). Actualmente no se dispone de tratamiento curativo, el único fármaco que ha demostrado modificar la historia natural de la enfermedad (independientemente de la mutación genética) son los corticoides, los cuales están indicados en estadios tempranos de la enfermedad. En relación a los ensayos clínicos, en los últimos diez años se han experimentado grandes avances en el campo de las opciones terapéuticas, divididos en dos grandes dianas terapéuticas: 1) el área de las terapias génicas y 2) tratar de revertir o bloquear los procesos fisiopatológicos de la enfermedad, tales como inflamación, fibrosis, regeneración muscular, etc. Es probable que un tratamiento eficaz para la distrofia muscular de Duchenne requiera combinaciones que se apliquen tanto al defecto primario como las consecuencias fisiopatológicas secundarias.

Duchenne muscular dystrophy is a genetically determined disease, linked to the X chromosome, c haracterized clinically by producing progressive muscle weakness, with an incidence of 1 per 3500-6000 males born. It is caused by the mutation of the DMD gene, which encodes dystrophin, a sub-sarcolemmal protein essential for structural muscle stability. The genetic defects in the DMD gene are divided into: deletions (65%) duplications (5.10%) and point mutations (10-15%). At present there is no curative treatment, the only drug that has been shown to modify the natural history of the disease (independently of the genetic mutation) are corticosteroids, currently indicated in early stages of the disease. In relation to clinical trials, in the last ten years, has experienced great advances in the field of therapeutic options, divided into two major therapeutic targets: 1) the area of gene therapies and 2) trying to reverse or block the pathophysiological processes of the disease, such as inflammation, fibrosis, muscle regeneration, etc. It is likely that an effective treatment for Duchenne muscular dystrophy requires combinations of therapies that address both the primary defect and its secondary pathophysiological consequences.

Desarrollo de vectores génicos basados en polímeros sintéticos: PEI y PDMAEMA / Development of genetic vectors based on synthetic polymers: PEI and PDMAEMA

RESUMEN En años recientes hubo un auge del uso de terapias génicas para el tratamiento de enfermedades de gran incidencia, como el cáncer. Generalmente, estas se basan en la liberación de material genético como plásmidos, en el núcleo celular, con lo cual se corrige una función o se induce la producción de proteínas deficientes a nivel fisiológico. Para llevar a cabo la terapia génica se requiere de vectores capaces de encapsular el material genético y garantizar su entrega en el núcleo celular. Los polímeros catiónicos sintéticos han llamado la atención como vectores, debido a su capacidad de condensar ácidos nucleicos para formar partículas que los protegen de la degradación enzimática y facilitan su captación celular. La polietilenimina y el polimetacrilato de N, N-dimetilaminoetilo son los polímeros catiónicos más eficaces para la administración génica. Sin embargo, estos requieren modificaciones químicas específicas para eliminar o disminuir algunas limitaciones tales como su alta citotoxicidad y baja biodegradabilidad. En este artículo se analizan algunas de estas modificaciones, enfocándose en avances recientes en el desarrollo de copolímeros anfifílicos como precursores de nanopartículas usadas como vectores génicos.

SUMMARY During recent years, the use of genetic therapies has taken relevance in the treatment of high-incidence diseases such as cancer. Usually, they are based on the release of genetic material, as plasmids, into the cell nucleus, which corrects a function or induces the production of a deficient protein at the physiological level. To carry out gene therapy, vectors capable of encapsulating the genetic material and guaranteeing its delivery in the target cell nucleus are required. Synthetic cationic polymers have attracted great attention as vectors due to their ability to condense nucleic acids to form particles that protect them from enzymatic degradation and facilitate their cellular uptake. Polyethylenimine and poly (N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) are the most effective cationic polymers for gene delivery. However, these polymers require specific chemical modifications to either avoid or diminish their high cytotoxicity and low biodegradability. This review analyzes some of these modifications, focusing on recent advances in the development of amphiphilic copolymers as precursors of nanoparticles used as gene vectors.

Tratamiento farmacológico y génico en las distrofias musculares de Duchenne y Becker / Pharmacologic and genetic treatment in the Duchenne and Becker muscular dystrophies

Introducción: Las distrofias musculares son las enfermedades degenerativas más comunes dentro de las enfermedades neuromusculares, cursan con debilidad muscular que progresa hasta la pérdida de la deambulación y en la segunda década de vida surgen complicaciones cardíacas, respiratorias y ortopédicas. Objetivo: Analizar el estado actual de los tratamientos génico y farmacológico en las distrofias musculares de Duchenne y Becker Métodos: Se realizó una búsqueda en los meses de enero, febrero y marzo de 2018 en las bases de datos Medline, Cinhal, Web Of Science y Scopus. Se obtuvieron 232 resultados y después de aplicar los criterios de inclusión y exclusión, se consiguieron para analizar 15 artículos válidos para la revisión. Resultados: Los artículos analizados investigan mayoritariamente el efecto de las terapias mencionadas a nivel de funcionalidad y de síntesis de la proteína distrofina durante períodos largos, en los que participan muestras de tamaño y edades variadas tanto como distrofia muscular de Duchenne y como distrofia muscular de Becker. Conclusiones: Existen más artículos enfocados en la distrofia muscular de Duchenne que en la distrofia muscular de Becker. Esto puede ser debido a que la primera es la más grave y de peor pronóstico. Sigue siendo necesario realizar más estudios para avanzar sobre el estado actual de estos tratamientos(AU)

Introduction: Muscular dystrophies are one of the most common degenerative pathologies within neuromuscular diseases. They present muscular weakness that develops until loss of wandering and in the second decade of life can appear cardiac, respiratory and orthopaedic complications. Objective: To know the current state of genetic and pharmacology treatments in the Duchenne and Becker muscular dystrophies. Methods: A search was made from January to March 2018 at Medline, Cinhal, Web Of Science and Scopus databases. 232 results were obtained, and applying the inclusion and exclusion criteria, 15 acceptable articles for reviewing were found. Results: Analyzed articles mostly investigate the effect of the mentioned therapies in the levels of functionality and dystrophin protein synthesis during long periods, in which samples of different sizes and ages are used. Conclusions: There are more articles focused on Duchenne Muscular Dystrophy than Becker Muscular Dystrophy. That can be due to the fact that the first is the most severe and with the worst prognosis. It is still necessary to carry out more scientific studies to move forward from the current stage of these treatments(AU)

Recentes avanços no tratamento da anemia falciforme / Recent advances in the sickle cell anemia treatment

A anemia falciforme é a doença monogênica de maior ocorrência mundial e é causada pela presença de hemoglobina S (HbS), uma variante estrutural decorrente da substituição de um aminoácido na cadeia ß globina. Essa mutação altera as propriedades bioquímicas e fisiológicas da hemoglobina, que tem a tendência de formar agregados fibrilares, no estado desoxigenado, o que produz alterações morfológicas (falcização) e funcionais da hemácia. Assim, todas as manifestações clínicas observadas na doença decorrem da presença da HbS e têm início com a hemólise e a vaso-oclusão, desencadeando os demais eventos da doença, que podem afetar os órgãos e sistemas orgânicos. O tratamento baseia-se no controle dos sintomas. O único medicamento aprovado que altera o curso da doença é o antineoplásico hidroxiureia e, apesar de seu sucesso clínico, não é curativo e pode desencadear muitos efeitos adversos. O único tratamento curativo é o transplante de células tronco hematopoéticas. A terapia gênica vem sendo estudada há mais de 30 anos e alguns estudos clínicos estão sendo realizados. Novas abordagens moleculares como a edição do genoma, uso de RNA terapêutico e manipulação genética para indução da síntese de hemoglobina fetal emergem como possibilidades para a cura da doença. (AU)

Sickle cell anemia is the most common monogenic disease worldwide and it is caused by the presence of sickle hemoglobin (HbS), structural variant hemoglobin with one amino acid substitution in the ß globin chain. This mutation changes the biochemical and physiological properties of hemoglobin, which has the tendency, in the de-oxygenated state, to form fibrous aggregates, which produces morphological (sickling) and functional changes in red blood cells. Thus, all the observed disease clinical manifestations arise from the presence of HbS and begin with hemolysis of the red blood cell and vaso-occlusion, triggering other disease events, which can affect the body organs and systems as a whole. Nowadays, treatment is based mainly in symptoms control. The only drug approved that changes the course of the disease is the antineoplastic Hydroxyurea and, despite its clinical success, it is not curative and can trigger many adverse effects. The only curative treatment is the hematopoietic stem cells transplantation. Gene therapy has been studied for more than 30 years and some clinical studies are being in course. New molecular approaches as the genome editing, therapeutic RNA and genetic manipulation to stimulate fetal hemoglobin synthesis emerge as possible curative options for the disease. (AU)

CRISPR/Cas9 y la terapia génica / CRISPR/Cas9 and gene therapy

El desarrollo de técnicas que permitan editar o corregir con precisión y eficiencia el genoma de células vivas es uno de los objetivos principales de la investigación biomédica. En las últimas décadas se han investigado e implementado distintas herramientas de edición genómica entre las cuales se destaca el sistema CRISPR/Cas9, un mecanismo de defensa bacteriano que ha sido adaptado y rediseñado para su utilización en otros modelos celulares. La accesibilidad, técnica y económica, y el enorme potencial de CRISPR/Cas9 han dado lugar a una revolución casi sin precedentes en las ciencias biomédicas y representan un gran avance en el campo de la terapia génica que requiere, sin embargo, la cautela apropiada.

The development of techniques that allow the precise and efficient edition of the genome of living cells is one of the main goals of biomedical research. Over the last few decades, a number of genome editing tools have been developed, the most prominent being the CRISPR/Cas9 system, a bacterial defense mechanism that has been redesigned for its use in other cellular systems. The accessibility, both technical and economical, and the enormous potential of CRISPR/Cas9 have contributed to an almost unprecedented revolution in the biomedical sciences and represent an important step forward in the field of gene therapy that needs, however, to be taken cautiously.

Immunotherapy and gene therapy as novel treatments for cancer / Inmunoterapia y terapia génica como nuevos tratamientos contra el cáncer

Abstract The immune system interacts closely with tumors during the disease development and progression to metastasis. The complex communication between the immune system and the tumor cells can prevent or promote tumor growth. New therapeutic approaches harnessing protective immunological mechanisms have recently shown very promising results. This is performed by blocking inhibitory signals or by activating immunological effector cells directly. Immune checkpoint blockade with monoclonal antibodies directed against the inhibitory immune receptors CTLA-4 and PD-1 has emerged as a successful treatment approach for patients with advanced melanoma. Ipilimumab is an anti-CTLA-4 antibody which demonstrated good results when administered to patients with melanoma. Gene therapy has also shown promising results in clinical trials. Particularly, Herpes simplex virus (HSV)-mediated delivery of the HSV thymidine kinase (TK) gene to tumor cells in combination with ganciclovir (GCV) may provide an effective suicide gene therapy for destruction of glioblastomas, prostate tumors and other neoplasias by recruiting tumor-infiltrating lymphocytes into the tumor. The development of new treatment strategies or combination of available innovative therapies to improve cell cytotoxic T lymphocytes trafficking into the tumor mass and the production of inhibitory molecules blocking tumor tissue immune-tolerance are crucial to improve the efficacy of cancer therapy.

Resumen El sistema inmune interactúa íntimamente con los tumores durante el proceso del desarrollo de la enfermedad y su progresión a metástasis. Esta compleja comunicación entre el sistema inmune y las células tumorales puede prevenir o promover el crecimiento del tumor. Los nuevos enfoques terapéuticos que aprovechan los mecanismos inmunológicos, ya sea por el bloqueo de señales inhibitorias o por la activación directa de células efectoras, han mostrado resultados prometedores. El bloqueo de puntos de control inmunológicos (immune-checkpoints) con anticuerpos monoclonales dirigidos contra receptores que normalmente inhiben el sistema inmune, como CTLA-4 o PD-1, ha resultado ser un tratamiento exitoso para pacientes con melanoma avanzado. El fármaco ipilimumab es un anticuerpo anti-CTLA-4 que ha demostrado buenos resultados terapéuticos en pacientes con melanoma. Por otro lado, la terapia génica también ha mostrado resultados prometedores en ensayos clínicos. En especial, la administración de la enzima timidina quinasa del virus Herpes simplex (HSV-TK) en combinación con el fármaco ganciclovir (GCV) ha mostrado ser una terapia suicida muy efectiva para la destrucción de diferentes neoplasias incluyendo glioblastomas y tumores prostáticos, por un mecanismo que involucra el reclutamiento de linfocitos infiltrantes de tumor. Es importante la búsqueda de nuevas estrategias o la combinación de terapias innovadoras, con el fin de involucrar tanto la atracción de linfocitos citotóxicos así como el empleo de moléculas que inhiban la inmunotolerancia del tejido tumoral para mejorar la eficiencia de los tratamientos contra el cáncer.

Gene therapy: advances, challenges and perspectives / Terapia gênica: avanços, desafios e perspectivas

ABSTRACT The ability to make site-specific modifications to the human genome has been an objective in medicine since the recognition of the gene as the basic unit of heredity. Thus, gene therapy is understood as the ability of genetic improvement through the correction of altered (mutated) genes or site-specific modifications that target therapeutic treatment. This therapy became possible through the advances of genetics and bioengineering that enabled manipulating vectors for delivery of extrachromosomal material to target cells. One of the main focuses of this technique is the optimization of delivery vehicles (vectors) that are mostly plasmids, nanostructured or viruses. The viruses are more often investigated due to their excellence of invading cells and inserting their genetic material. However, there is great concern regarding exacerbated immune responses and genome manipulation, especially in germ line cells. In vivo studies in in somatic cell showed satisfactory results with approved protocols in clinical trials. These trials have been conducted in the United States, Europe, Australia and China. Recent biotechnological advances, such as induced pluripotent stem cells in patients with liver diseases, chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy, and genomic editing by CRISPR/Cas9, are addressed in this review.

RESUMO A habilidade de fazer modificações pontuais no genoma humano tem sido o objetivo da medicina desde o conhecimento do DNA como unidade básica da hereditariedade. Entende-se terapia gênica como a capacidade do melhoramento genético por meio da correção de genes alterados (mutados) ou modificações sítio-específicas, que tenham como alvo o tratamento terapêutico. Este tipo de procedimento tornou-se possível por conta dos avanços da genética e da bioengenharia, que permitiram a manipulação de vetores para a entrega do material extracromossomal em células-alvo. Um dos principais focos desta técnica é a otimização dos veículos de entrega (vetores) que, em sua maioria, são plasmídeos, nanoestruturados ou vírus − sendo estes últimos os mais estudados, devido à sua excelência em invadir as células e inserir seu material genético. No entanto, existe grande preocupação referente às respostas imunes exacerbadas e à manipulação do genoma, principalmente em linhagens germinativas. Estudos em células somáticas in vivo apresentaram resultados satisfatórios, e já existem protocolos aprovados para uso clínico. Os principais trials têm sido conduzidos nos Estados Unidos, Europa, Austrália e China. Recentes avanços biotecnológicos empregados para o aprimoramento da terapia gênica, como células-tronco pluripotentes induzidas em pacientes portadores de doenças hepáticas, imunoterapia com células T do receptor do antígeno quimera e edição genômica pelos sistema CRISPR/Cas9, são abordados nesta revisão.

Células madre mesenquimales y medicina regenerativa en la cirrosis hepática / Mesenchymal stem cells and regenerative medicine in liver cirrhosis

Las células madre mesenquimales (MSCs) son células multipotentes con capacidad de auto-renovación, presentes en diferentes tejidos del organismo. En los últimos años se ha avanzado significativamente en su estudio debido a su potencial terapéutico en medicina regenerativa. Las MSCs se caracterizan por migrar selectivamente a sitios de injuria y remodelación y por su capacidad para evadir al sistema inmunitario y colaborar en la reparación tisular mediante la secreción de factores tróficos. Numerosos estudios pre-clínicos y clínicos analizan su potencial efecto terapéutico en la cirrosis hepática con resultados alentadores. Diversas evidencias experimentales sugieren que este efecto podría ser superior si se utilizaran MSCs como vehículo de genes terapéuticos. En este trabajo se revisa el rol de las MSCs en medicina regenerativa y su empleo en estudios clínicos y pre-clínicos, con énfasis en su potencial como vehículo de genes terapéuticos.

Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent cells with self-renewal capacity which are present in diverse tissues. Recently, significant progresses have been made in the field of MSCs because of its therapeutic potential in regenerative medicine. MSCs selectively migrate toward sites of damage and remodeling, and have the ability to evade the immune system and to promote tissue repair through the production of a number of growth factors and cytokines. Many pre-clinical and clinical studies have been carried out to study its therapeutic effect in liver cirrhosis with promising results. In addition, experimental studies showed that this therapeutic effect can be improved by engineering MSCs to produce therapeutic genes. In this work, the role of MSCs in regenerative medicine and its clinical and pre-clinical applications are reviewed, with an emphasis on its potential as vehicles for therapeutic genes.

Avances en bioingeniería dental y su aplicación en ortodoncia y ortopedia dentofacial: Una revisión de literatura / Advances in dental bioengineering and their application in orthodontics and dentofacial orthopedics: A literature review

conocer la importancia de la terapia génica, celular y tisular como enfoque novedoso de la medicina regenerativa para la biomecánica ortodóntica y ortopedia dentofacial, ampliando su campo de acción, corrigiendo defectos estructurales y ofreciendo alternativas biológicas de alta calidad para la consulta especialista. Los avances en tecnología, acceso a información y exigencias actuales crean una necesidad de innovación estratégica por el clínico; el objetivo de esta revisión es describir los enfoques actuales en bioingeniería dental y terapia génica con sus aplicaciones clínicas enfocadas directamente en la consulta de ortodoncia y ortopedia dentofacial. Esto va a permitir ampliar la visión del especialista, crear necesidad de actualización constante y operar bajo evidencia científica. Se realizó una búsqueda en las bases de datos: Scopus, Medline y ScienceDirect, con las palabras clave: Bioengineering, Stem Cells, Gen Therapy. Finalmente se pudo concluir que el enfoque de la consulta odontológica va dirigido a la medicina regenerativa como terapia convencional, innovadora y de alta calidad; ofreciendo resultados con gran cercanía a la biología humana natural, eficacia a largo plazo y menor porcentaje de efectos adversos, ampliando la visión de todas aquellas fronteras en el manejo clínico del paciente

The advances in dental bioengineering disclose the importance of genetic, cellular and tissue therapies as the latest approach to the regenerative medicine for biomechanical orthodontic and dentofacial orthopedics; extending its scope, correcting structural flaws and offering biological alternatives with high quality technology for specialist practices. In this review, some recent findings related to genetic advances in dental bioengineering are provided and applied to the induction of the potential cell forming in the craniofacial complex and its clinical applications. A special research was made using some databases such as: Scopus, Medline and Science Direct, with the following keywords: Bioengineering, Stem cells, and Gen therapy. Finally, we can conclude that the focus of dental practice is led to regenerative medicine as a conventional, innovative and high quality therapy, giving closely results to natural human biology, long term effectivity and less adverse effects. Then we can scope out the vision of all clinic procedures limits with all patients

Perspectivas farmacológicas de futuro en el tratamiento de la degeneración macular relacionada a la edad (DMRE) neovascular. Parte 2: terapia génica y fármacos en estudios pre clínicos / Pharmacological future perspectives in the treatment of age-related macular degeneration (AMD) neovascular. Part 2: gene therapy and drugs in pre-clinical trials

Objetivos: presentar una revisión acerca de la terapia génica y los fármacos en estudios preclínicos como nuevos y posibles blancos de tratamiento farmacológicos para la degeneración macular relacionada a la edad neovascular y el estado de los estudios clínicos de los mismos. Diseño del estudio: revisión de tema. Métodos: se realizó una búsqueda de la literatura electrónica disponible en EMBASE, PUBMED y Google Scholar acerca del tema y se complementa con la información encontrada en www.clinicaltrials.gov y la plataforma de registros internacionales de ensayos clínicos de la OMS. Conclusiones: la terapia génica vinculada a la degeneración macular asociada a la edad neovascular muestra un avance científico importante en el campo de la farmacología ocular pudiendo proporcionar eficacia tras una sola inyección de un vector que puede expresar continuamente una proteína elegida. Existen estudios pre-clínicos que sugieren nuevos y diversos blancos farmacológicos para la degeneración macular relacionada a la edad mostrando un perfil de seguridad y eficacia significativo.

Objectives: to review gene therapy and drugs in preclinical studies as potential new targets for pharmacological treatment for agerelated macular degeneration neovascular and the state of development clinical trials. Study design: literature review. Methods: a search of electronic literature available in EMBASE, PubMed and Google Scholar on the subject was performed and complemented with information found on www.clinicaltrials.gov and WHO platform of international clinical trials registers. Conclusions: the gene therapy linked to age-related macular degeneration shows a scientific important advance in the field of the ocular pharmacology being able to provide efficiency after a single injection of a vector that can express a chosen protein. There are preclinical studies that suggest new and different pharmacological targets for age-related macular degeneration showing a significant safety and efficacy profile.

Bioethical conflicts of gene therapy: a brief critical review / Conflitos bioéticos da terapia gênica: uma breve opinião crítica

Methods and techniques employed in gene therapy are reviewed in parallel with pertinent ethical conflicts. Clinical interventions based on gene therapy techniques preferentially use vectors for the transportation of therapeutic genes, however little is known about the potential risks and damages to the patient. Thus, attending carefully to the clinical complications arising as well as to security is essential. Despite the scientific and technological advances, there are still many uncertainties about the side effects of gene therapy. Moreover, there is a need, above all, to understand the principles of bioethics as both science and ethics, in accordance with its socioecological responsibility, in order to prioritize the health and welfare of man and nature, using properly natural resources and technology. Therefore, it is hard to determine objective results and to which extent the insertion of genes can affect the organism, as well as the ethical implication.

Métodos e técnicas empregadas na terapia gênica são revisados em paralelo a conflitos éticos pertinentes. Intervenções clínicas com base em técnicas de terapia gênica são usadas preferencialmente em vetores para o transporte de genes terapêuticos; porém, pouco se sabe sobre os possíveis riscos e danos para o paciente, sendo necessário atender cuidadosamente às complicações clínicas resultantes, bem como à segurança. Apesar dos avanços científicos e tecnológicos relacionados à terapia gênica, ainda há muitas incertezas sobre os efeitos colaterais do uso dessa terapia. Além disso, é necessário, acima de tudo, compreender os princípios da bioética como uma ética da ciência para com a responsabilidade socioecológica, a fim de priorizar a saúde e o bem-estar do homem e da natureza, utilizando adequadamente recursos naturais e tecnologia. Portanto, é difícil afirmar qual é o rendimento real, bem como os resultados do aumento da genética inserida no organismo e as implicações éticas.