Terapia génica con sobreexpresión de Klotho para la esclerosis lateral amiotrófica

Sergi Verdes

Asunción Bosch Merino, Xavier Navarro Acebes

tesi co-dirigida per la Dra. Assumpció Bosch, dentro del grupo de investigación “Teràpia gènica al sistema nerviós” liderado por el Dr. Miguel Chillón al VHIR

La Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) es una enfermedad neuromuscular muy agresiva que afecta a unas 4.000 personas en España y conduce a la muerte inevitable de los pacientes, con una esperanza de vida de tan solo 2 a 5 años desde el diagnóstico. Se caracteriza por la pérdida progresiva de la capacidad de moverse, hablar y tragar. En estadios avanzados, los pacientes requieren intubación, ventilación asistida y sistemas de comunicación adaptados para mantenerse conectados con su entorno. Aunque los tratamientos disponibles, como el riluzol y la edaravona, ralentizan ligeramente la progresión, no existe cura para la ELA, y los pacientes constituyen un grupo vulnerable con escasos recursos terapéuticos efectivos. Los múltiples mecanismos fisiopatológicos que conducen a la degeneración de las neuronas motoras (NM) y la denervación muscular son complejos. La clave para mejorar la función en la ELA reside en prevenir la desconexión axonal, proteger las NM y promover la reinervación muscular. α-Klotho (KL) es una proteína pleiotrópica con potencial terapéutico contra varios de estos mecanismos. KL posee propiedades neuroprotectoras y miorregenerativas gracias a sus efectos antioxidantes y antiinflamatorios, y a su capacidad para promover la mielinización y proteger la estructura y función mitocondrial. En esta tesis, se ha investigado el potencial terapéutico de la sobreexpresión de KL en el sistema nervioso central (SNC) y los músculos esqueléticos en la ELA. Primero, identificamos una disminución en los niveles endógenos de KL en el SNC y los músculos esqueléticos en modelos de degeneración de MN y atrofia muscular. Posteriormente, se investigaron los efectos protectores de KL contra la excitotoxicidad inducida por glutamato en cultivos de médula espinal, revelando que la sobreexpresión de KL protege a los MN. Se utilizaron estrategias de terapia génica basadas en vectores virales adenoasociados (AAV) para dirigir la sobreexpresión de KL en la médula espinal y los músculos del modelo de ratón SOD1G93A de ELA. Los resultados muestran que la sobreexpresión de KL en el SNC tiene un impacto leve en la preservación neuromuscular, pero mejora la función motora en ambos sexos. Por otro lado, aumentar la secreción muscular de KL parece ser una mejor opción terapéutica, ya que protege las MN, reduce la reactividad astrocítica y microglial, preserva las uniones neuromusculares (UNM) y previene la atrofia muscular, mejorando la función y la fuerza locomotora, retrasando la aparición de la enfermedad y prolongando la supervivencia. Además, incluso en etapas sintomáticas, la sobreexpresión de KL en los músculos ralentiza el declive neuromuscular y motor. Finalmente, los estudios transcriptómicos y proteómicos que realizamos en la médula espinal y el músculo gastrocnemio nos han permitido identificar los mecanismos subyacentes a los efectos neuroprotectores de KL en la ELA. Nuestros resultados abren una vía terapéutica para abordar simultáneamente diferentes alteraciones asociadas con la enfermedad, con el potencial de mejorar la función neuromuscular y la calidad de vida en los pacientes. Este avance ha sido patentado y licenciado, creando así oportunidades para el desarrollo de un tratamiento innovador e integral para la ELA.

Nuestros hallazgos han obtenido un importante reconocimiento científico y han sido seleccionados sistemáticamente para su presentación en congresos líderes en terapia génica y ELA, incluyendo ocho congresos internacionales (como ASGCT, ESGCT y ENCALS) y once reuniones nacionales como CIBERNED, SETGYC, SCB y congresos de la UAB. La mayoría de las presentaciones fueron seleccionadas para sesiones orales, lo que subraya el impacto de nuestro trabajo, que también ha recibido múltiples distinciones, incluyendo premios a la movilidad, la comunicación y el desafío de tesis, así como reconocimiento en noticias de última hora y artículos destacados de pósteres. Tras los prometedores resultados preclínicos, contactamos con la Oficina de Transferencia de Tecnología (OTT) de la UAB, que realizó una búsqueda de patentabilidad en PatBase, Espacenet, Scifinder y Google Scholar, confirmando la novedad y la relevancia industrial de nuestra invención. Si bien existe cierta evidencia previa que vincula el KL con enfermedades neuromusculares, nuestra investigación se centra en una isoforma única del KL con claras ventajas terapéuticas. Tanto nuestra OTT como los agentes de patentes (ZBM y Burns & Levinson) concluyeron que podríamos abordar cualquier objeción aclarando las características únicas de nuestra isoforma, lo que refuerza la actividad inventiva. Esto condujo a la presentación exitosa de una patente (Solicitud de Patente de EE. UU. N.º 63/330,684) para vectores virales específicos con el gen sKL para ELA y otras enfermedades neuromusculares. Nuestra patente (WO2023198828A1) ya está publicada, con un acuerdo de copropiedad vigente entre el VHIR, la UAB, la UB e ICREA para gestionar y compartir los ingresos futuros. El proyecto ha recibido un importante apoyo financiero de varias agencias de financiación, como la AGAUR (Generalitat de Catalunya), el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y TERAV. Cabe destacar que recibimos la subvención Producte AGAUR, diseñada para proyectos que han completado la planificación de la transferencia y desarrollado estrategias de generación de valor para un producto candidato específico. Este programa de apoyo y emprendimiento nos permitió involucrar a potenciales socios de la industria, incluyendo SwanBio Therapeutics, Lysogene, Advent France Biotech, Kurma Partners, CCR, KU Leuven, Lilly y ANEW Medical Inc. El potencial de mercado sustancial para las terapias de ELA, valorado en USD 713,3 millones en 2023 y esperado para crecer a USD 1.1 mil millones para 2032, resalta el atractivo financiero y la relevancia industrial de este proyecto terapéutico. En un hito importante, entramos con éxito en un acuerdo de licencia con ANEW Medical Inc. para aplicaciones de ELA, junto con una patente separada para la enfermedad de Alzheimer y la demencia (ES2968098T3). Esto marcó la primera vez que una patente fue licenciada durante el programa Producte AGAUR. Klotho Neurosciences Inc. (anteriormente ANEW Medical Inc.), una entidad que cotiza en NASDAQ, está avanzando en nuestra investigación con los recursos y la experiencia para llevar las terapias basadas en Klotho al mercado. La empresa también ha establecido un acuerdo a largo plazo con la UAB para establecer nuevos laboratorios de investigación en el campus, fomentando la colaboración y creando diversos centros de trabajo. Nuestro grupo de investigación también ha firmado un acuerdo de investigación plurianual con la industria para continuar investigando, incluyendo la optimización del casete de expresión, la validación en el modelo murino de ELA Profilin1G¹¹⁸V, la prueba de vectores AAV miotrópicos y las evaluaciones de seguridad en modelos animales de mayor tamaño. Esta colaboración avanzará hacia estudios preliminares en humanos y la documentación regulatoria, colaborando con CRO y CDMO para avanzar en el desarrollo. Los objetivos futuros incluyen completar los ensayos clínicos y, finalmente, licenciar la tecnología a un importante socio farmacéutico capacitado para satisfacer la demanda del mercado.

Esclerosis lateral amiotrófica (ELA); Enfermedad neuromuscular; Degeneración de la neurona motora (NM); Denervación muscular; Desconexión axonal; Reinervación muscular; α-Klotho (KL); Proteína pleiotrópica; Propiedades neuroprotectoras; Propiedades miorregenerativas; Efectos antioxidantes; Efectos antiinflamatorios; Promoción de la mielinización; Estructura y función mitocondrial; Sobreexpresión de KL; Sistema nervioso central (SNC); Músculos esqueléticos; Niveles endógenos de KL; Excitotoxicidad inducida por glutamato; Cultivos de médula espinal; Vectores virales adenoasociados (AAV); Modelo de ratón SOD1G93A; Preservación neuromuscular; Función motora; Secreción de KL muscular; Reactividad astrocítica; Reactividad microglial; Preservación de las uniones neuromusculares (UNM); Prevención de la atrofia muscular; Función locomotora; Mejora de la fuerza; Retraso del inicio de la enfermedad; Prolongación de la supervivencia; Etapas sintomáticas; Deterioro neuromuscular; Deterioro motor; Estudios transcriptómicos; Estudios proteómicos; Mecanismos neuroprotectores; Vía terapéutica; Mejora de la función neuromuscular; Mejora de la calidad de vida; Patente; Licencia; Tratamiento innovador.