• Leer los genes para desarrollar mejores terapias

    Aplicación de la genómica de las enfermedades para llegar al fondo de ellas

    show caption

    A unique rope ladder: the minimal deviations between genes are what make different people individual. The 3D model shows the atomic structure of the huge DNA molecule carrying genetic information.

Los investigadores de Bayer examinaron la información genética de miles de pacientes -en busca de peculiaridades genéticas. En la siguiente etapa, los científicos quieren encontrar nuevos ingredientes activos que intervengan en los procesos de las enfermedades.

Story check

  • El reto:
    Las enfermedades cardiovasculares afectan a millones. Incluso hoy en día, sólo los síntomas pueden ser tratados en muchos casos.
  • Solucion:
    Las causas de una enfermedad se pueden ocultar en el núcleo de la célula. Los investigadores de Bayer tienen como objetivo explicarlos utilizando métodos genómicos.
  • Beneficio:
    Si conocen las estructuras moleculares que causan enfermedades, los científicos pueden desarrollar sustancias activas adaptadas para tratarlas.

Ninguna persona es igual a otra. Esta individualidad se puede explicar al menos en parte,mediante diferencias en la información genética. El código genético de una persona a otra alberga unas 10 millones de características diferentes. Sin embargo, estas variantes no solo determinan el color de ojos o el del cabello, sino que eventualmente también causan la propensión a determinadas enfermedades.

Por ello, un grupo de investigadores interdisciplinarios bajo la dirección de la doctora Kirsten Leineweber, responsable del área de Disease Genomics en la división Pharmaceuticals de Bayer, busca indicios de factores de riesgo genéticos que determinen las propensiones individuales de enfermedades cardiovasculares. Un planteamiento complejo que requiere de pericia en las áreas más diversas: por tal motivo, el equipo consta de biólogos, biólogos moleculares y celulares, genéticos humanos, médicos, bioinformáticos y expertos en búsqueda de datos -los cuales trabajan en Berlín, Wuppertal y Leverkusen, Alemania..

La doctora Kirsten Leineweber busca identificar factores de riesgo para desarrollar enfermedades cardiovasculares. Con un equipo de investigación idaga las causas patológicas de la enfermedad. En última instancia, los investigadores quieren proporcionar a los pacientes mejores medicamentos.

Referir los síntomas de la enfermedad a los genes de los pacientes

"A fin de cuentas queremos relacionar el fenotipo, es decir, las características fisiológicas de un paciente y, en especial, los síntomas clínicos, con el genotipo: su equipamiento genético. Así podemos confirmar los conocimientos existentes y obtener nuevas hipótesis sobre el surgimiento de enfermedades”, dice la doctora Leineweber. De esta manera, ella y un equipo de expertos de investigadores del genoma no buscan hacer innecesarias las herramientas de diagnóstico clásicas de la medicina, sino complementarlas con una faceta adicional. Actualmente, los investigadores se concentran en enfermedades cardiovasculares así como en enfermedades renales.

"Nuestra búsqueda de la o las variantes genéticas que contribuyen a la manifestación de una enfermedad, es similar a la del dicho de una aguja en el pajar”, indicó la doctora Leineweber. Para que estas variantes genéticas resalten más claramente, los científicos buscaron los así llamados fenotipos extremos: personas en las que una característica externa está marcada de forma particularmente intensa o débil. De esta manera, las personas de edad avanzada que en comparación con el promedio de edad tienen un sistema cardiovascular particularmente fuerte, pueden proporcionar explicación sobre variaciones protectoras que les faltan a los pacientes jóvenes en riesgo. "Así podemos saber qué genes son importantes para la función cardíaca a edad avanzada o importantes de manera básica”, explica la doctora Leineweber.

Nuestra búsqueda de la o las variantes genéticas que contribuyen a la manifestación de una enfermedad, es similar a la del dicho de una aguja en el pajar

Los análisis bioinformáticos proporcionan información sobre genes de riesgo

Para que los científicos puedan encontrar las alteraciones genéticas patológicas de entre la millones de variantes, se requieren métodos modernos: "En esto nos ayudan las potentes computadoras y la estadística. Solo de este modo podemos correlacionar el fenotipo de la insuficiencia cardíaca con marcadores genéticos”, explica el doctor Florian Sohler, bioinformá- tico en el equipo interdisciplinario. Para ello, los investigadores buscan variantes genéticas que aparezcan con mayor frecuencia en un grupo de pacientes con problemas cardíacos en comparación con el grupo de control.

Comprender el cáncer a nivel genético

El hecho de que el cáncer sea una enfermedad causada por genes defectuosos es algo que pudo demostrarse en experimentos desde los primeros años de los 80. Dado que cada tumor es individual, los oncólogos quieren descubrir mediante Genomics lo que diferencia a una célula cancerosa -en el aspecto genético- de una corporal saludable. "Este tipo de análisis es posible a mayor escala desde la decodificación del genoma humano en el año 2001”, señala el doctor Peter Staller, responsable de Target Validation Technologies en la División Pharmaceuticals de Bayer. Hoy, la tecnología es una parte importante de la investigación de Bayer: los medicamentos contra el cáncer propios de la empresa con los ingredientes activos sorafenib y regorafenib también se desarrollaron gracias a los conocimientos sobre el genoma defectuoso en las células tumorales. Si los investigadores conocen genes que generan cáncer, analizan qué proceso celular interviene en el surgimiento de la enfermedad. Intentan actuar aquí con nuevos ingredientes activos: "Seguimos este esquema en la oncología, así como también en enfermedades cardiovasculares”, dice el doctor Staller.

Una vez que se conoce el marcador genético, surge la pregunta de en qué punto interviene éste en el surgimiento de la enfermedad: "Si, por ejemplo, modifica la función de una proteína, postulamos que su funcionamiento incorrecto tiene un papel en el surgimiento de la enfermedad”, indica el doctor Sohler.

99.5 %

de la información genética de las personas es igual.

Con la laptop en el laboratorio: los análisis bioinformáticos les ayudan a los doctores Florian Sohler y Daniel Freitag (de izquierda a derecha) a identificar genes de riesgo.
Los médicos Peter Staller y Bertram Weiss (de izquierda a derecha) desarrollan hipótesis sobre el papel de dichos genes en el metabolismo celular y las prueban en el laboratorio.

Demostrar las hipótesis mediante biología molecular

Dicha hipótesis deberá demostrarse experimentalmente en la siguiente etapa. Una nueva herramienta con la que los investigadores estudian la funcionalidad de las variantes genéticas es la Genome Editing. Con este método de biología molecular, la variante de riesgo se puede introducir controladamente en el gen responsable de la formación de la proteína presuntamente nociva. De este modo pueden estudiar las consecuencias fisiológicas de una variante genética en el sistema biológico.

"Functional Areas: Cardiovascular Research, #BAYER360”

Los investigadores verifican sus hipótesis en pacientes

Si los investigadores confirmaron el efecto nocivo de la molécula en todos los ensayos preliminares, verifican su hipótesis en el ser humano. En estos estudios clínicos no buscan un nuevo ingrediente activo, sino que verifican en pacientes la relación entre fenotipo y genotipo. Es decir, quieren determinar con mayor detalle en qué medida se diferencian las personas con la variante genética presuntamente nociva clínicamente de las personas sin la variante, por ejemplo, en lo que respecta a su evolución de la enfermedad. Expertos hablan de la validación clínica de una hipótesis. "A final de cuentas, el ser humano es la mejor base para comprender los procesos patológicos, generar hipótesis y desarrollar nuevos esquemas terapéuticos”, explica el doctor Daniel Freitag, experto en estudios genéticos en el equipo de la doctora Leineweber. En este tipo de estudios, los científicos analizan miles de pacientes. Una de las mayores dificultades es garantizar la calidad de cada juego de datos individual. "Si bien hacemos análisis genómicos, es decir, nos interesamos en especial por los genes, para la comparación de genotipo y fenotipo necesitamos en particular excelentes datos diagnósticos”, señala Sven Moosmang, científico clínico en el área Experimental Medicine. Los investigadores obtienen estos datos a través de cooperaciones con clínicas. "Además, mediante el intercambio permanente con médicos que acompañan a los pacientes, verificamos la relevancia de nuestros aná- lisis. Este contacto con la vida diaria clínica es muy importante para nosotros”, resalta la doctora Leineweber.

Músculo del corazón con poca irrigación: la oclusión de los vasos coronarios conduce a un ataque al corazón (área verde).
El Dr. Dietmar Berndorff y Christiane Unger están haciendo disponibles los resultados de todos los ensayos clínicos de Bayer en una plataforma en la que todos estos datos pueden ser recuperados.

Si la variante nociva de la proteína pasó por el proceso y se pudo demostrar el efecto en todos los niveles, los investigadores desarrollan un ingrediente activo que tiene como objetivo exactamente esa proteína celular. Los investigadores vuelven a comprobar dicho ingrediente activo en numerosos experimentos -desde el cultivo celular hasta el modelo animal. En el diseño de los estudios clínicos sacan provecho del conocimiento que ya han recopilado a través de la función celular de la molécula diana.

Hay 10 millones

de puntos donde el código genético humano difiere de una persona a otra.

El conocimiento sobre genética juega un papel importante en todos los niveles del procedimiento experimental. "La genética nos ayuda a conformar nuestros grupos de estudio de tal modo que los participantes respondan con una alta probabilidad a un medicamento nuevo. En ellos queremos influir positivamente en los procesos patológicos que están teniendo lugar”, asegura el doctor Moosmang. A partir de la información genética de pacientes se pueden obtener conocimientos sobre factores de riesgo y biomarcadores en relación con la causa y el proceso de la enfermedad. El planear y realizar los estudios clínicos con base en estos conocimientos ofrece un potencial inmenso. "Además de un mejor diseño de los estudios, generamos con ello un cambio de paradigmas: una vía del tratamiento sintomático hacia el tratamiento causal de la enfermedad, es decir, hacia un tratamiento con una relación clara con la causa de la enfermedad”, explica la doctora Leineweber.

Los estudios genómicos como los realizan la doctora Leineweber y sus colegas, generan cantidades inmensas de datos: "Estos datos siguen siendo valiosos incluso después de utilizarse en un estudio”, se- ñala el doctor Dietmar Berndorff, experto en Biosample Management en la Investigación Clínica. Junto con un equipo global interdisciplinario, este investigador trabaja en la creación de una plataforma central en la que se puedan depositar y consultar los resultados de todos los estudios, cumpliendo con todos los requisitos de la protección de datos vigentes.

"Cardiovascular Research Workshop @ Bayer”

Una plataforma central permite que los conocimientos se puedan aprovechar a nivel mundial

El nombre del proyecto que dirige junto con Christiane Unger, IT Business Partner Clinical Sciences, y el cual se encuentra actualmente en la fase piloto, es: "Portal for translational data integration” o abreviado PORTIN. El nombre ya indica que los científicos no buscan un nuevo banco de datos, sino el acceso central a todos los datos genotípicos y fenotípicos de pacientes disponibles. Además, se busca que los investigadores de Bayer puedan consultar en la plataforma si hay muestras de tejido disponibles con un perfil molecular, genético o clínico definido con exactitud para sus amplios estudios. También el equipo alrededor de la doctora Leineweber combina los datos de sus estudios genómicos con PORTIN. "De este modo evitamos conjuntamente que experimentos o estudios completos se realicen varias veces”, explica el doctor Berndorff. Una vez que se establezca una plataforma de este tipo, los ingredientes activos se podrán desarrollar y convertirse en medicamentos más rápida y eficientemente. "Invertimos mucho dinero en estudios clínicos y, por lo mismo, debemos transformar sus resultados en conocimiento permanentemente disponible, contribuyendo así a la optimización de futuros estudios”, agregó el doctor Berndorff.

Para comparar entre genotipo y fenotipo, necesitamos excelentes datos de diagnóstico.

5,800 Genomas de pacientes con problemas renales

El corazón y los riñones están estrechamente vinculados a nivel fisiológico: no puede funcionar el uno sin los otros y viceversa. En el marco del estudio German Chronic Kidney Disease - abreviado GCKD -, en el que participan 170 investigadores de los riñones de toda Alemania, el equipo de la doctora Kirsten Leineweber colabora con tres clínicas universitarias en Friburgo, Erlangen e Innsbruck. "De nuestros socios recibimos datos fenotípicos exquisitos de pacientes con insuficiencia renal”, dice la doctora Leineweber. Los datos están anonimizados, pero les permiten a los investigadores seguir la evolución de la enfermedad de 5,800 participantes en el estudio a lo largo de cuatro años. Así obtienen de sus socios un juego de datos completo de los pacientes antes del estudio, a la mitad del mismo y al final. "En cada paciente analizamos el genoma completo. De este modo podemos correlacionar la evolución en el tiempo de la enfermedad con marcadores genéticos”, explica la doctora Leineweber. Ella y su equipo generan conocimiento básico sobre la enfermedad, "la cual, a pesar de la buena situación de asistencia, lamentablemente sigue siendo mortal”, continuó la doctora Leineweber.

Reunir toda la información relevante es algo que también desea la doctora Leineweber: "En el caso de muchas enfermedades, aún solo podemos tratar los síntomas. Sin embargo, los nuevos métodos nos permiten tener una mirada mucho más profunda en los mecanismos celulares hasta el nivel del cosmos molecular y comprender así las causas de la enfermedad.” Abren un potencial inmenso para la medicina, pues con su ayuda la asistencia a los pacientes podría ser tan individual como cada una de las personas.

Los doctores Frank Eitner y Hana Cernecka conversando: el taller postdoc "CardiovascularResearch@Bayer” les permite a los doctorandos antes de obtener su doctorado así como a los postdocs echar una mirada a la investigación industrial. En el recinto del encuentro en Velbert realizan un intercambio intensivo con científicos de Bayer.

Investigadores de la nueva generación en una encrucijada

Los impulsores de la investigación académica como invitados en Bayer: el doctor Frank Eitner, responsable del área en la investigación Cardiovascular en la División Pharmaceutical de Bayer, invitó a 24 jóvenes talentos al segundo taller postdoc "Cardiovascular-Research@Bayer” del 14 al 16 de abril de 2016 "Este encuentro beneficia a ambas partes”, asegura el doctor Eitner. "Los jóvenes científicos pueden echar un vistazo a la investigación farmacológica de Bayer y nosotros conocemos a excelentes egresados y a sus ideas.”

Los postdocs o doctorados poco antes de obtener su doctorado presentaron y discutieron sus resultados en una sesión de carteles. Posteriormente abandonaron el recinto de reunión en Velbert para hacer una visita a los laboratorios de Bayer en Wuppertal. El último día, los investigadores de la nueva generación hablaron con expertos de Bayer sobre casos reales. Así, se abocaron a planteamientos como a los que se enfrenta también la investigación de Bayer. "Este es en lo personal mi punto estelar y la animada participación de nuestros invitados siempre me deja sorprendido”, agregó el doctor Eitner.

En especial la búsqueda creativa de soluciones para problemas actuales de la investigación farmacológica es algo que entusiasma permanentemente a muchos participantes en el taller: entretanto, el doctor Daniel Freitag y la doctora Hana Cernecka, dos participantes del primer taller, ya trabajan en Bayer. El doctor Freitag, quien actualmente investiga en el equipo de la doctora Kirsten Leineweber, implementa de este modo lo que formuló como deseo después del encuentro: "Me gustaría impulsar la investigación farmacológica para mejorar así o, incluso, salvar la vida de pacientes.”

Bayer: Career-Website

International Users
This website is checked, operated and updated by BAYER at Leverkusen, Germany. It is intended for international use. However BAYER gives no guarantee that the details presented on this website are correct worldwide, and, in particular, that products and services will be available with the same appearance, in the same sizes or on the same conditions throughout the world. Should you call up this website or download contents, please note that it is your own responsibility to ensure that you act in compliance with local legislation applicable in that place.Products mentioned on this website may come in different packaging, in different package sizes, or with different lettering or markings, depending on the country.
In the USA the business of the Bayer Group is conducted by Bayer Corporation. Customers in the USA are requested to address to this entity.