Una de las necesidades más acuciantes en relación a la Covid-19 es el desarrollo de tratamientos antivirales efectivos, así como de vacunas que prevengan de nuevos posibles rebrotes de la enfermedad en el futuro. Ambas actuaciones demandan la generación de modelos preclínicos donde estudiar la enfermedad y evaluar la eficacia de fármacos y agentes preventivos antes de su uso en la clínica hospitalaria. El Instituto de Salud Carlos III ha financiado un proyecto del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) para la generación de ratones modificados genéticamente que permitan reproducir de manera fiel la enfermedad en humanos y sirvan para mejorar y avanzar en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas. El proyecto está liderado por la investigadora Sagrario Ortega, jefa de la Unidad de Edición Genómica en Ratón en el CNIO.
“El ratón de laboratorio tiene muchas ventajas como modelo experimental, pero necesitamos humanizarlo para poder utilizarlo como modelo donde investigar la Covid-19“, explica Ortega. Para ello, los investigadores emplearán técnicas de ingeniería genética como CRISPR/Cas, que ha revolucionado la edición genómica en los últimos años y permitirá reducir los tiempos para la generación de estos modelos, de un año que se tardaba anteriormente a unos 3-4 meses.
La generación de estos modelos facilitará la puesta a punto de nuevas aproximaciones terapéuticas y preventivas frente a la Covid-19
La Unidad de Edición Genómica en Ratón que dirige Ortega fue, hace ya más de 20 años, uno de los primeros laboratorios en España en trabajar de forma sistemática en el diseño y generación de ratones modificados genéticamente mediante la introducción de mutaciones dirigidas en el genoma a través de gene targeting. Actualmente, la Unidad es un laboratorio de referencia en nuestro país y de gran prestigio internacional en el campo de la transgénesis y edición genética. Además, cuenta con las nuevas herramientas basadas en el sistema CRISPR/Cas para introducir en el genoma murino, con gran rapidez, eficiencia y de forma precisa y dirigida, modificaciones genéticas de gran complejidad, creando modelos de ratón que reproducen fielmente las alteraciones genéticas asociadas a patologías humanas.
A lo largo de su trayectoria, la Unidad ha sido pionera en la creación de modelos de ratón donde seguir mediante técnicas de imagen la diseminación de los tumores a través de los vasos linfáticos y la formación de metástasis, así como estudiar la función del sistema linfático en la progresión de los tumores. Además, la Unidad ha desarrollado cientos de modelos genéticos en ratón que han permitido avanzar en la investigación de diferentes tipos de cáncer y el ensayo de nuevas terapias antitumorales a nivel preclínico.
"Queremos poner esta experiencia al servicio de la comunidad científica proporcionando nuevas herramientas que contribuyan a acelerar el desarrollo de estrategias terapéuticas efectivas contra la Covid-19” afirma Ortega.
RATONES CON LA MISMA VÍA DE ENTRADA QUE UTILIZA EL VIRUS EN HUMANOS
El SARS-CoV-2 utiliza como puerta de entrada en humanos la proteína ACE2, una enzima que regula el control de la tensión arterial y que se encuentra localizada en la membrana externa de algunas células humanas como los neumocitos tipo II en el pulmón, las células endoteliales o las células de la musculatura lisa de los vasos sanguíneos. La proteína “spike” de la envoltura del virus se une a ACE2 abriendo así las compuertas celulares que permiten la infección.
“La proteína ACE2 del ratón es diferente a la humana, especialmente en el dominio que es reconocido por el SARS-CoV-2, lo que hace al ratón resistente a la infección por el coronavirus”, explica la investigadora, y añade: “Mediante ingeniería genética vamos a expresar la proteína ACE2 humana en los ratones, de forma que obtendremos animales con el receptor viral humano presente en las mismas células y tejidos y con la misma regulación de expresión a la que está sometido el gen en humanos”. Además, el equipo unirá esta proteína a otra proteína fluorescente que le permitirá identificar las células susceptibles de ser infectadas por el virus y aislarlas fácilmente para su posterior análisis.
En la actualidad solamente se dispone de un ratón modificado genéticamente (Tg.K18-hACE2) como modelo para el estudio del coronavirus. Este ratón, reportado por investigadores de la Universidad de Iowa en 2007, sirve como modelo de estudio para el SARS-CoV-1 y fue depositado en la colección del Laboratorio Jackson, Bar Harbor, Maine, USA. “Este modelo animal reproduce solo parcialmente las patologías asociadas a la infección por el coronavirus SARS-CoV-1, además de que el tiempo mínimo de espera para acceder a este ratón es de 6 meses. Lo que buscamos con este proyecto es obtener modelos que reproduzcan más fielmente todas las patologías asociadas a la enfermedad Covid-19 causada por la infección por SARS-CoV-2”.
Los modelos experimentales se pondrán a disposición de toda la comunidad científica para avanzar contra la enfermedad
Los investigadores ya se han puesto en contacto con otros grupos del ISCIII y del CSIC especializados en la investigación en coronavirus, como el laboratorio de Luis Enjuanes en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC con el que realizarán la infección con el virus SARS-CoV-2 de los ratones generados y avanzarán en el proyecto. Una vez validados, los modelos animales se pondrán a disposición de la comunidad científica para contribuir en el avance contra la enfermedad.
Este es el segundo proyecto que el Instituto de Salud Carlos III financia, a través de su convocatoria extraordinaria Fondo COVID-19, en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO). El primero fue concedido hace una semanas al investigador Felipe Cortés quien, en coordinación con el equipo de Luis Blanco del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa-CSIC, buscará un nuevo sistema para la detección masiva, precoz y “a pie de calle” del SARS-CoV-2. Además, el CNIO ha puesto en marcha otros proyectos de investigación relacionados con aspectos muy diversos del coronavirus, desde el estudio de las secuelas pulmonares que este virus puede producir al infectar las células del pulmón a la búsqueda de terapias para bloquear la replicación del virus.