Aproximacions de teràpia gènica per al tractament de la diabetis mellitus centrada en la manipulació genètica del múscul esquelet

Abstract

En la present tesi es desenvolupa una nova aproximació de teràpia gènica a fí de proporcionar un nou tractament per a la diabetis mellitus de tipus 1 que millori les teràpies actuals per aquesta malaltia. Aquesta nova aproximació es basa en la manipulació genètica del múscul esquelètic per tal d'oferir una producció constitutiva d'insulina, i incrementar la captació de glucosa per aquest teixit mitjançant l'expressió del enzim hepàtic glucoquinasa. Això es recolza en el fet que el múscul és el principal teixit responsable en l'eliminació de la glucosa després d'una ingesta, i que en diabetis la captació del sucre per aquest teixit és reduïda. A més a més ha estat prèviament demostrat que el múscul esquelètic presenta una elevada capacitat per a produir proteïnes terapèutiques de manera sistèmica, el qual permet obtenir uns nivells basals i fisiològics de la hormona. <br/>Per tal de desenvolupar aquesta aproximació, inicialment s'ha utilitzat un model dobletransgènic on l'expressió selectiva de la insulina i la glucoquinasa en cèl·lules musculars s'aconsegueix mitjançant l'utilització del promotor del gen de la cadena lleugera de la miosina. Cal fer palés que en condicions normals, els ratolins doble transgènics mostren una resposta més eficient davant canvis sobtats en la concentració de glucosa en sang. L'estudi realitzat en animals diabètics ha mostrat que la inducció de la malaltia mitjançant el tractament amb múltiples baixes dosis d'estreptozotocina produeix en els ratolins control el desenvolupament d'una diabetis aguda amb una marcada hiperglucèmia, mentre que en els ratolins doble transgènics l'expressió d'insulina i glucoquinasa contraresta l'aparició d'hiperglucèmia, sense induïr hipoglucèmia, i les alteracions associades amb la malaltia. Això indica que l'expressió d'insulina i de glucoquinasa pot constituir una nova aproximació de teràpia gènica per al tractament de la diabetis de tipus 1. A continuació, es va estudiar l'aplicació d'aquesta nova aproximació en ratolins diabètics mitjançant l'utilització d'estratègies de teràpia gènica (Electrotransferència). En aquest cas, es s'ha observat que després de la electrotransferència, la modificació genètica del 8% de la massa muscular dóna lloc a la normalització de la glucèmia, la recuperació dels nivells d'insulina circulants, així com un augment del metabolisme muscular i hepàtic de la glucosa, el qual contribueix a millorar l'estat general del animal. Per tant aquests resultats suggereixen que la manipulació genètica del múscul esquelètic per a produir insulina i incrementar la captació i la utilització de glucosa mitjançant l'expressió del enzim hepàtic glucoquinasa, pot esdevenir una teràpia alternativa als tractaments actuals per a la diabetis de tipus 1.

In this work we developed a new gene therapy approach for the treatment of type 1 diabetes. This approach is focused on the genetic manipulation of skeletal muscle to express insulin and glucokinase genes in order to obtain a constitutive production of the hormone and to increase the glucose uptake. As in type 1 diabetes the glucose uptake by muscle mass is reduced, this new approach seeks to increase the glucose uptake capacity in this disease. <br/>To develop this approach we use a double transgenic mouse model where the specific expression of insuline and glucokinase in the skeletal muscle were obtained driven under the control of miosine light chain promoter. The results showed that in the healthy conditions, the double transgenic mice has a normal oral glucose tolerance test. Furthermore, after treatment with multiple low dose of streptozotocine, control mice develop a severe diabetes with a high hiyperglycemia. In contrast, insuline and glucokinase expression in the double transgenic mice counteracted the hyperglycemia, without induce hypoglycemia and the alterations associated to diabetes. This results suggest that insuline and glucokinase expression could be a new gene therapy approach for the treathment of type 1 diabetes. Once obtained these results, we decided to carry out a novel gene transfer technique by using electrotransfer DNA in diabetic (non transgenic) mice. In this case, we observed that with just an 8% of skeletal muscle electrotroporated is sufficient to recover the normoglicemia, normoinsulinemia and restore the glucose metabolism of the skeletal muscle and liver, and the general health of this mice. Thus, all this results suggest that the manipulation of skeletal muscle to express insuline and to increase the glucose uptake by glucoquinase expression could be an alternative therapy for the diabetes type 1.