Terapia Epigenética

En el síndrome de Laron la terapia epigenética no es muy investigada.  El  tratamiento de esta enfermedad, al ser de carácter monogénico, incluye fármacos obtenidos por ADN recombinante  . Sin embargo, la forma en la que ciertas proteínas se expresan en los afectados tienden a generar cierto tipo de resistencia al envejecimiento, de modo que se ha investigado que existen algunos aspectos epigenéticos involucrados en el envejecimiento de estas personas y que se puede aplicar para descubrir alguna cura antienvejecimiento.

Se ha estudiado que la expresión de metiltransferasas y la metilación del ADN están relacionadas con el envejecimiento y enfermedades relacionadas con la edad (cáncer). Además,  las proteínas y transcritos de DNMT se expresan diferencialmente en ratones enanos en comparación con los hermanos de tipo salvaje [1].

También se habla de que  las dietas con restricción de metionina prolongan la vida útil de los roedores, dado que los componentes de la vía de la metionina se alteran en ratas y ratones alimentados con dietas deficientes en metilo y, a su vez, la metilación del ADN y las proteínas y la actividad de la DNMT se ven afectadas [1]. 

Fig. 2 Se demostró que los microARN impactan diferencialmente en los miembros de IGF. Algunos microRNAs inducen la expresión de su objetivo IGF en sentido descendente (mostrado como una flecha), mientras que otros inhiben la expresión de sus objetivos en sentido descendente (que se muestra como una línea de guión final) [2].

Por otra parte, se ha demostrado que las UTR de los receptores IGF son objetivo de numerosos microRNAs que finalmente regulan sus dianas a nivel de mRNA o proteínas. Esta regulación en sentido ascendente podría ser un área de investigación potencialmente nueva para aprovechar los efectos indeseables de la desregulación de la red IGF ( miR-155, miR-96, miR-182, y let-7a) [2], si se regulan estos microRNA se pueden atenuar algunos de los síntomas del SL como la pérdida de masa muscular y daño en miocitos [2].

En fetos con restricción de crecimiento intrauterino (IUGR) en donde estudios indican que la regulación epigenética del eje GH-IGF1 en ratas con IUGR sugieren que grandes cantidades de Islas CpG en loci GHRE se metilan de manera diferencial, por lo que el patrón de firma de histonas normal se altera[3].  Por lo tanto, la administración de fármacos que revierten las alteraciones epigenéticas podría conducir a la reexpresión global de genes previamente silenciados[3].

Bibliografía:

1. Armstrong, V. L., Rakoczy, S., Rojanathammanee, L., & Brown-Borg, H. M. (2014). Expression of DNA methyltransferases is influenced by growth hormone in the long-living Ames dwarf mouse in vivo and in vitro. The journals of gerontology. Series A, Biological sciences and medical sciences, 69(8), 923–933. doi:10.1093/gerona/glt133. Tomado de:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24201695/
2. El Tayebi, H. M., & Abdelaziz, A. I. (2016). Epigenetic regulation of insulin-like growth factor axis in hepatocellular carcinoma. World journal of gastroenterology, 22(9), 2668–2677. doi:10.3748/wjg.v22.i9.2668. Tomado de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4777991/
3. Álvarez-Nava, F., & Lanes, R. (2017). GH/IGF-1 Signaling and Current Knowledge of Epigenetics; a Review and Considerations on Possible Therapeutic Options. International journal of molecular sciences, 18(10), 1624. doi:10.3390/ijms18101624. Tomado de:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5666699/

Terapia Regenerativa

Fig. 1 (A)Origen del desarrollo de células madre [1]. (B) Reprogramación tradicional que involucra el uso de factores de transcripción o miRNAs para generar células madre pluripotentes; células recién reprogramadas / diferenciadas pueden utilizarse terapéuticamente para reemplazar los tipos celulares perdidos dentro del riñón lesionado [2].

En estudios recientes se han identificado  poblaciones de células madre de médula ósea  muy pequeñas de tipo embrionario (VSELs, very small embryonic-like stem cells) como otro mecanismo probable de retraso en el envejecimiento y mayor longevidad en animales deficientes en GH y resistentes a la GH (Síndrome de Laron), por lo tanto desempeñan un papel en el rejuvenecimiento y la regeneración de los órganos de los tejidos después de una lesión.  El número de VSELs es mayor en ratones GHRKO que en los animales normales de las mismas cepas. Esto se puede aplicar en medicina regenerativa empleando VSELs recolectados a edades tempranas, reprogramadas genéticamente, expandidas in vitro y usadas para trasplante autólogo [3][4].

Bibliografía:

1. Dong-Myung Shin, Rui Liu, Przemyslaw Nowacki, Janina Ratajczak, Magda Kucia, Mariusz Z. Ratajczak,Chapter 12 - Very Small Embryonic-like Stem Cells and Their Potential Relevance for Kidney Homeostasis,Editor(s): Michael S. Goligorsky,Regenerative Nephrology,Academic Press,2011,Pages 189-201. Tomado de: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123809285100120
2. Morales EE, Wingert RA. Renal stem cell reprogramming: Prospects in regenerative medicine. World J Stem Cells 2014; 6(4): 458-466. Tomado de: https://www.wjgnet.com/1948-0210/full/v6/i4/458.htm
3. Ratajczak, M. Z., Bartke, A., & Darzynkiewicz, Z. (2017). Prolonged Growth Hormone/Insulin/Insulin-like Growth Factor Nutrient Response Signaling Pathway as a Silent Killer of Stem Cells and a Culprit in Aging. Stem cell reviews, 13(4), 443–453. doi:10.1007/s12015-017-9728-2. Tomado de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5493720/
4. Bartke, A., Westbrook, R., Sun, L., & Ratajczak, M. (2013). Links between growth hormone and aging. Endokrynologia Polska, 64(1), 46–52. Tomado de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3647466/#S4title

Técnicas de Edición Ácidos Nucléicos para el Síndrome de Laron.

La perspectiva a largo plazo para las personas con Síndrome de Laron (SL) es generalmente bueno. La condición no parece afectar la vida útil y el tratamiento con ADN recombinante resulta efectivo, por lo tanto estas técnicas de edición genómica no son muy empleadas en el tratamiento del SL. Sin embargo, estas si se usan paran crear  animales transgénicos que sirven como modelos de enfermedades humanas  para estudiar los mecanismos del SL [1] e incluso como métodos de optimización creando micro-pigs [2]. 

En comparación con las ratas o los ratones, los cerdos están más cerca de los humanos fisiológicamente y genéticamente, lo que los hace potencialmente más útiles como un organismo modelo para las enfermedades humanas. Sin embargo, su tamaño más grande significa que cuestan más para mantener y requieren dosis más altas de medicamentos cuando se usan para probar un medicamento experimental caro.

Para la ruptura del gen GHR asistida por CRISPR/Cas utilizando un ARNsg específico para el exón 3, secuencia 5´-TTCATGCCACTGGACAGATG- 3´, se clonó un oligonucleótido correspondiente en el vector pEX-AU6-gRNA. Luego el ARNm de Cas9 y el ARNsg se transcribieron in vitro utilizando el kit Ambion Maxiscript SP6. Los cigotos porcinos se produjeron in vitro, y se inyectaron ARNm y sgRNA de Cas9 en su citoplasma, posteriormente se inyectaron en hembras pseudopreñadas[1]. Otro método para crear los micro-pigs , editados genéticamente, se hicieron a través de  clones usando células tomadas de un feto. Pero antes de comenzar la clonación, utilizaron TALEN para deshabilitar uno de las dos copias del gen receptor de la hormona del crecimiento  en las células fetales. Sin el receptor, las células no reciben la señal de "crecimiento" durante desarrollo, resultando en cerdos atrofiados[2].

Bibliografía:

1. Hinrichs, A., Kessler, B., Kurome, M., Blutke, A., Kemter, E., Bernau, M., … Wolf, E. (2018). Growth hormone receptor-deficient pigs resemble the pathophysiology of human Laron syndrome and reveal altered activation of signaling cascades in the liver. Molecular Metabolism, 11, 113–128.doi:10.1016/j.molmet.2018.03.006 . Tomado de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6001387/pdf/main.pdf
2. Cyranoski D. Gene-edited pigs to be sold as pets. Nature [Internet]. 2015;526(7571):18. Disponible en : https://www.nature.com/news/gene-edited-micropigs-to-be-sold-as-pets-at-chinese-institute-1.18448

ADN recombinante en la naturaleza y artificial.

Bibliografía:

• Fig de Natural:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26898/
• Fig de Artificial : https://biocyclopedia.com/index/biotechnology/genes_genetic_engineering/genetic_engineering_for_human_welfare/biotech_cloned_genes_production_chemical.php
• Alberts B, Johnson A, Lewis J, y col. Biología molecular de la célula. 4ª edición. Nueva York: Garland Science; 2009. Recombinación general. Tomado de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26898/
• Song, H., Jiang, J., Wang, X., & Zhang, J. (). High purity recombinant human growth hormone (rhGH) expression in Escherichia coli under phoA promoter. Bioengineered, 8(2), 147–153. doi:10.1080/21655979.2016.1212137. Tomado de:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5398570/pdf/kbie-08-02-1212137.pdf
• Iranpoor H, Omidinia E, Vatankhah V, Gharanjik V, Shahbazi M. Expression of recombinant human insulin-like growth factor type 1 (rhiGF-1) in Escherichia Coli. Avicenna J Med Biotechnol. 2015;7(3):101–5. Tomado de:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4508332/pdf/AJMB-7-101.pdf

Consejería y Asesoramiento

En la consejería y asesoramiento se debe comenzar con el consentimiento informado.  Luego una indagación de la historia familiar para la elaboración de un árbol genealógico y una entrevista, esto es necesario ya que casi todos los pacientes con Síndrome de Laron (SL) pertenecen a familias consanguíneas y clanes consanguíneos  con diferentes defectos moleculares, según el origen étnico y geográfico (Fig. 2).  Es importante explicar que es causado por un mecanismo autosómico recesivo completamente penetrante y cómo las relaciones consanguíneas pueden atenuar estos rasgos.

Pedigree de la primera familia con SL estudiado. Se puede observar la consanguinidad de los padres. Tomado de:

Clinical, Biochemical, and Molecular Investigations of a Genetic Isolate of Growth Hormone Insensitivity (Laron’s Syndrome) Disponible en : https://academic.oup.com/jcem/article/82/2/444/2823276

Los consultantes deben someterse a una exploración física e incluso a pruebas cromosómicas y moleculares ( preferiblemente pruebas de amplificación y secuenciación) para detectar posibles mutaciones en los genes y la variante de la enfermedad para así explicar los posibles rasgos que presentará el individuo. Asimismo, es necesario conocer el contexto económico, social y cultural de la familia, porque algunas enfermedades presentan variaciones geográficas y esto puede interferir en la toma de decisiones, por ejemplo en poblaciones judías. Se debe tener en cuenta que si una persona posee un alto riesgo de poseer  el Síndrome de Laron, esto no quiere decir que sea una condena irrevocable, por eso debe proponerse a los padres de un individuo afectado  acerca del tratamiento disponible y los posibles efectos adversos del medicamento. En el caso de que los consultantes esperen tener un futuro hijo se debe analizar ambos genotipos, en el caso de que ambos tengan la enfermedad se puede aconsejar una inseminación artificial o la adopción. Sin embargo, si solo uno de los consultantes posee la enfermedad se podría optar por una fertilización in vitro con embriones seleccionados o la adopción, esto se debe discutir, solucionando todas las inquietudes de los pacientes. 

Bibliografía:

• Fig 1: https://www.gettyimages.co.uk/detail/news-photo/woman-with-laron-syndrome-and-her-son-at-the-mall-news-photo/1010914136
• Savage MO, Attie KM, David A, Metherell LA, Clark AJL, Camacho-Hübner C. Endocrine assessment, molecular characterization and treatment of growth hormone insensitivity disorders. Nat Clin Pract Endocrinol Metab. 2006;2(7):395–407. Tomado de: https://www.nature.com/articles/ncpendmet0195
• Zvi Laron, Síndrome de Laron (resistencia primaria a la hormona de crecimiento o insensibilidad): The Personal Experience 1958–2003, The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism , Volumen 89, Número 3, 1 de marzo de 2004, páginas 1031–1044, https: // doi. org / 10.1210 / jc.2003-031033. Tomado de: https://academic.oup.com/jcem/article/89/3/1031/2844039#61552676

Tratamiento del Síndrome de Laron.

Fig. 1 En la parte superior se encuentra el proceso de elaboración  del ADN recombinante. También se observa el Increlex, una de las marcas más empleadas [1].  

En el tratamiento se emplea la mecasermina. Este es un factor de crecimiento insulínico tipo 1 humano (rhIGF-1) producido por tecnología ADN recombinante [1] [2]. La hormona recombinante rhIGF-1 se sintetiza en bacterias (E. coli) que han sido modificadas mediante la introducción del gen del IGF-1 humano [3]. Su uso en pacientes con Síndrome de Laron alteró profundamente la tasa de crecimiento, dado que esta incrementó 2,8 a 8 cm en el primer año[1][2].

Fig. 2. Eficacia del tratamiento con rhIGF-1  en pacientes con Síndrome de Laron [4]. 

Bibliografía:

1. Latrech H, Polak M. Syndrome de Laron : Aspects diagnostiques, thérapeutiques et pronostiques. Press Medicale [Internet]. 2016;45(1):40–5. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.lpm.2015.02.022. Tomado de: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S075549821500295X
2. Plamper M, Gohlke B, Schreiner F, Woelfle J. Mecasermin in insulin receptor-related severe insulin resistance syndromes: Case report and review of the literature. Int J Mol Sci. 2018;19(5):5–8.Tomado de:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29695048
3. Iranpoor H, Omidinia E, Vatankhah V, Gharanjik V, Shahbazi M. Expression of recombinant human insulin-like growth factor type 1 (rhiGF-1) in Escherichia Coli. Avicenna J Med Biotechnol. 2015;7(3):101–5. Tomado de:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4508332/pdf/AJMB-7-101.pdf
4. Savage MO, Attie KM, David A, Metherell LA, Clark AJL, Camacho-Hübner C. Endocrine assessment, molecular characterization and treatment of growth hormone insensitivity disorders. Nat Clin Pract Endocrinol Metab. 2006;2(7):395–407. Tomado de: https://www.nature.com/articles/ncpendmet0195

Pruebas de diagnóstico del Síndrome de Laron.

Fig. 1. Se observa en el diagrama de barras los niveles de IGF-1 en cerdos con Síndrome de Laron (-/-) en comparación con cerdos normales (+/+) [1]. 

En las pruebas hormonales está la generación de IGF1, esta consiste en administrar la hormona de crecimiento recombinante a una dosis de 33 mg/kg/día durante 4 días . La ausencia de un aumento en el nivel de IGF1 permite hacer un diagnóstico biológico de resistencia a la GH. La exploración física también es importante y a nivel paraclínico se determina una edad ósea muy retrasada con niveles muy bajos de IGF1, por debajo de 20 ng/mL en la mayoría de los casos. Se deben realizar pruebas genéticas para hacer un diagnóstico etiológico preciso[1] [2].

Bibliografía:

1. Cui D, Li F, Li Q, Li J, Zhao Y, Hu X, et al. Generation of a miniature pig disease model for human Laron syndrome. Sci Rep [Internet]. 2015;5:1–11. Tomado de: https://www.nature.com/articles/srep15603
2. Latrech H, Polak M. Syndrome de Laron : Aspects diagnostiques, thérapeutiques et pronostiques. Press Medicale [Internet]. 2016;45(1):40–5. doi:10.1016/j.lpm.2015.02.022 Tomado de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26564390