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Neuroinflamación y Terapia Génica

 MIEMBROS

  • Responsable
    • Hugo Peluffo, PhD (Cargo compartido IPMon-FMed)

    Prof. Agregado (G4, Dedicación Total) Depto. Histología Y Embriología Facultad de Medicina, Universidad de la República (UDELAR)

    Miembros en el IPMon

    • Natalia Lago (PhD, Investigadora Asistente)
    • Luciana Negro (Estudiante de Doctorado PEDECIBA y Docente G2 del Depto. Histología Y Embriología Facultad de Medicina, Universidad de la República-UDELAR)
    • Bruno Pannunzio (Estudiante de Maestría PEDECIBA y Docente G1 del Depto. Histología Y Embriología Facultad de Medicina, Universidad de la República-UDELAR)
    • Daniela Alí (Estudiante de Maestría, convenio con el MTSS)
    • Andrés Cawen (Estudiante Tesina de Grado)

    Miembros en la Facultad de Medicina:

    • Nathalia Vitureira (PhD, Investigador Asociado IPMon)

     

INVESTIGACIÓN

¿Qué estamos investigando?

El objetivo de nuestro grupo es comprender cómo ocurren los fenómenos de expansión de las lesiones traumáticas del Sistema Nervioso. En otras palabras, nos focalizamos en el estudio de las consecuencias de los golpes producidos por siniestros de tránsito, accidentes de trabajo o deportivos, o por violencia, y de esta forma poder comprender cómo reducir sus secuelas. El principal responsable de la progresión de daño traumático es el proceso inflamatorio que se desencadena, y nuestra hipótesis es que frenándolo podremos estimular la recuperación frente a estas lesiones. Nos focalizamos en el estudio de moléculas capaces de actuar como puntos de control de la inflamación, denominados receptores inmunes inhibidores.

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¿Cuál es el interés científico/social/productivo de la línea de investigación que realizamos?

Las lesiones traumáticas directas del cerebro o la médula espinal debidas a accidentes de tránsito, de trabajo, deportivos o por violencia, constituyen en nuestro país la mayor causa de muerte e invalidez en jóvenes menores de 40 años. Por otro lado, existe también un porcentaje considerable de lesiones traumáticas en personas mayores debido a caídas accidentales.

El daño en los tejidos luego del trauma cerebral o medular puede clasificarse en dos tipos: injuria primaria y secundaria. La injuria primaria es aquella que ocurre inmediatamente al trauma, siendo de tipo mecánico e irreversible. La injuria secundaria, ocurre en la llamada zona de penumbra adyacente a la zona de daño primario, es un proceso inflamatorio más lento y progresa con el tiempo, lo cual ofrece opciones terapéuticas importantes. Sin embargo, actualmente no existen fármacos que puedan frenar o disminuir la cascada de mecanismos fisiopatológicos inflamatorios responsables de la expansión de la lesión encefálica o medular inicial.

Esto ocasiona graves problemas al afectado y a su familia en diversos grados. Pueden afectarse funciones puntuales que resultan por ejemplo en una movilidad reducida, o pérdida o alteración del habla, pero también pueden llegar hasta una pérdida total de las funciones nerviosas desde el cuello hacia abajo o a alteraciones psiquiátricas importantes. Dado que en gran medida se producen en individuos jóvenes, este tipo de lesiones representan un elevado costo económico tanto para el paciente y su familia como para el sistema de salud en su conjunto. Por todos estos motivos, es imperiosa la búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas para mitigar este problema.

¿Cuál es la tendencia a nivel internacional en el tema?

Una aproximación terapéutica en el área de la medicina molecular y terapias avanzadas que ha emergido con fuerza en los últimos 10 años es la terapia génica, basada en introducción o manipulación de genes en los tejidos. Dicho de otra forma, se trata de lograr que una célula produzca una proteína terapéutica concreta debido a que le hemos introducido el gen que codifica para esa proteína en cuestión.

Las biotecnologías y nanotecnologías relacionadas con la transferencia de genes es un área en gran expansión en el resto del mundo. Nuestro grupo se centra en el estudio de diferentes vías por las cuales se pueden empaquetar genes (ADN) en pequeñas nanopartículas o en vectores virales. De esta forma somos capaces de transportar los genes neuroprotectores hasta el interior de las células del cerebro o la médula espinal lesionadas y contribuir así a la reducción del daño.

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Se están generando una gran variedad de prototipos capaces de transferir genes al sistema nervioso. Algunos, como lo vectores virales, inducen una expresión sostenida en el tiempo necesaria para la corrección de las patologías crónicas, mientras que otros, como las nanopartículas recombinantes, son capaces de inducir una expresión transitoria más acorde al tratamiento de daños agudos.

Hasta el año 2015 existían 2210 ensayos clínicos registrados que utilizan terapia génica, muchos de ellos en las últimas fases de pruebas antes de su aplicación comercial (con 79 en fase III y 2 en fase IV), lo cual demuestra lo cerca que se encuentran de su aplicación normal en pacientes alrededor del mundo. Un hito ha sido la aprobación en 2012 por parte de la agencia reguladora de la Comunidad Europea de Glybera, el primer prototipo para terapia génica, abriendo el camino para lo que se prevé como una expansión rápida de otras estrategias de terapia génica. Sin embargo, el alto costo de este medicamento (1,1 millones de dólares por paciente en Alemania) muestra que además del desafío biomédico de obtención de una terapia posible, existe también un desafío enorme en cuanto a sus costos.

Nuestro grupo ha contribuido a desarrollar nanopartículas recombinantes modulares capaces de transferir genes al cerebro luego de una lesión traumática (ver figura). Se trata de nanopartículas no virales, no infecciosas, que son menos inmunogénicas, más sencillas de producir y purificar, y que no producen procesos oncogénicos. Al tratarse de partículas recombinantes que se auto-ensamblan al juntar sus dos componentes (la proteína modular y el ADN), su costo es muy inferior a los sistemas basados en virus. Hemos demostrado además que estas nanopartículas son capaces de producir efectos beneficiosos en modelos animales de lesiones cerebrales. Una ventaja de este tipo de sistemas es que pueden modificarse los bloques de proteínas que se utilizan para el ensamblado de la nanopartícula, y de esta forma dirigir el enfoque terapéutico hacia un patología concreta o un tejido concreto. Se trata de una estrategia todavía experimental que seguramente de sus frutos en el futuro. Nuestro grupo todavía se encuentra abocado a mejorar su eficiencia, así como a explorar nuevos bloques de construcción proteicos que permitan dirigir la utilización de estas nanopartículas hacia otras patologías concretas fuera del sistema nervioso así como su validación para la administración intravenosa.

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¿Con quiénes colaboramos?

Concebimos la ciencia como un trabajo en equipo de forma tal que buscamos sinergias con otros grupos de investigación básica como el grupo del Dr. Antonio Villaverde de la Universidad Autónoma de Barcelona o el Dr. Rafael Yáñez-Muñoz de la Universidad Royal Holloway de Londres, así como equipos de investigadores clínicos de nuestro país y del extranjero como el grupo de Neurocirugía y Neurotrauma del Hospital Vall d´Hebrón. De esta manera colaboramos con el desarrollo de nuevas formas de introducir material genético en el sistema nervioso u obtenemos muestras de pacientes con diversos traumas cerebrales. También interactuamos con instituciones públicas como la UNASEV, y es nuestra intención acercarnos a las asociaciones de pacientes y familiares o fundaciones relacionadas de forma tal de compartir el conocimiento de todas las partes.

En particular, desarrollamos un proyecto de investigación conjunta con el Banco de Seguros del Estado para la implementación y descubrimiento de nuevos biomarcadores que permitan la aplicación del concepto de Medicina de Precisión a los pacientes de trauma cerebral.

EDUCACIÓN – CURSOS

Cómo perfundir un animal en forma intracardíaca

Allen Brain Atlas

MBL Mouse Brain Atlas

Braininfo Altas

The Human Protein Atlas

Atlas of the developing human brain

Ensayos clínicos de terapia génica en el mundo

Utilización del microscopio e iluminación Koehler

PROYECTOS

  1. Proyecto CSIC-UDELAR Grupos I+D: Neuroinflamación y glia”. (2015-2016) Proyecto coordinado con varios grupos, Responsables: Patricia Cassina/Luis Barbeito.
  2. Proyecto CSIC-UDELAR I+D 2016: “Inmunoreceptores como diana terapéutica para el tratamiento de la lesión medular: papel del par CD200-CD200R”, Responsables: Natalia Lago/Hugo Peluffo
  3. Proyecto BSE-IPMon-UDELAR: Medicina de precisión aplicada a la lesión cerebral traumática: una alianza estratégica BSE-IPMon”. Responsables por IPMon/UDELAR: Hugo Peluffo y Natalia Lago

PUBLICACIONES (útimos 6 años)

  1. Domingo-Espín, J., E. Vazquez, J. Ganz, O. Conchillo, E. García-Fruitós, J. Cedano, U. Unzueta, V. Petegnief, N. Gonzalez-Montalbán, A.M. Planas, X. Daura, H. Peluffo, N. Ferrer-Miralles, y A. Villaverde. The nanoparticulate architecture of protein-based artificial viruses is supported by protein-DNA interactions. Nanomedicine. 6:1047-1061 (2011).
  2. Peluffo, Modular Multifunctional Protein Vectors for Gene Therapy. En: Non-viral Gene Therapy, Prof. Xubo Yuan Ed., Editorial INTECH, 2011, ISBN: 9789533075389.
  3. Fricker FR, Lago N, Balarajah S, Tsantoulas C, Tanna S, Zhu N, Fageiry SK, Jenkins MG, Garratt A, Birchmeier C, Bennett DLH. Axonally derived Neuregulin-1 is required for remyelination and regeneration following nerve injury in adulthood. Journal of Neuroscience, 2011; 31:3225-33.
  4. Pau Gonzalez; Hugo Peluffo; Laia Acarin; Antonio Villaverde; Berta Gonzalez y Bernardo Castellano. IL-10 overexpression does not synergize with the neuroprotective action of RGD-containing vectors after postnatal brain excitotoxicity, but modulates the main inflammatory cell responses. Journal of Neuroscience Research, (Epub 2011) 90:143-59 (2012).
  5. Peluffo, H*; Alí-Ruiz, D; Ejarque-Ortíz, A; Heras-Alvarez, V; Comas-Casellas, E; Martínez-Barriocanal, A; Kamaid, A; Alvarez-Errico, D; Negro, ML; Lago, N; Schwartz S Jr; Villaverde, A; y Sayós, J. Overexpression of the immunoreceptor CD300f has a neuroprotective role in a model of acute brain injury. Brain Pathology (Epub 2011) 22:318-328 (2012). * Autor al que debe dirigirse la correspondencia.
  6. Fitzgerald JJ, Lago N, Benmerah S, Serra J, Watling CP, Cameron RE, Tarte E, Lacour SP, McMahon SB, Fawcett JW. A regenerative microchannel neural interface for recording from and stimulating peripheral axons in vivo. J Neural Eng 2012; Feb 9.
  7. *Peluffo, H., *Foster, E., Ahmed, S.G., Lago, N., Hutson, T.H., Moon, L., Yip, P., Wanisch, K., Caraballo-Miralles, V., Olmos, G., Lladó, J., McMahon, S.B. and Yáñez-Muñoz, R.J. Efficient gene expression from integration-deficient lentiviral vectors in the spinal cord. Gene Therapy 2012 doi: 10.1038/gt.2012.78. [Epub ahead of print]. *Ambos autores contribuyeron igualmente al trabajo.
  8. Joan Domingo-Espín, Valérie Petegnief, Núria de Vera, Oscar Conchillo-Solé, Paolo Saccardo, Ugutz Unzueta, Esther Vazquez, Juan Cedano, Luciana Negro, Xavier Daura, Hugo Peluffo, Anna M. Planas, Antonio Villaverde, Neus Ferrer-Miralles. RGD-based cell ligands for cell-targeted drug delivery act as potent trophic factors. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. 2012 Nov;8(8):1263. (Epub 2012 Jul 25)
  9. Hugo Peluffo*, Pau Gonzalez, Laia Acarin, Anna Aris, Rudy Beyaert, Antonio Villaverde y Berta Gonzalez. Overexpression of the nuclear factor kappa B inhibitor A20 is neurotoxic after an excitotoxic injury to the immature rat brain. Neurological Research 35(3):308-319, 2013. *Autor al que debe dirigirse la correspondencia.
  10. Negro, M.L. P. Saccardo, C. Giacomini, R.J. Yáñez-Muñoz, N. Ferrer-Miralles, E. Vazquez, A. Villaverde and H, Peluffo*. Comparative analysis of lentiviral vectors and modular protein nanovectors for traumatic brain injury gene therapy. Molecular Therapy – Methods & Clinical Development, 1:14047, 2014. *Autor al que debe dirigirse la correspondencia.
  11. Lago N, Quintana A, Carrasco J, Giralt M, Hidalgo J, Molinero A. Absence of metallothionein-3 produces changes on MT-1/2 regulation in basal conditions and alters hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis. Neurochem Int. 74:65-73, 2014
  12. Aroa Ejarque-Ortiz, Carme Solà, Águeda Martínez-Barriocanal, Simó Schwartz Jr., Margarita Martín, Hugo Peluffo, Joan Sayós. The receptor cmrf35-like molecule-1 (clm-1) enhances the production of LPS-induced pro-inflammatory mediators during microglial activation. PLoS ONE DOI: 10.1371/journal.pone.0123928, 2015.
  13. Peluffo H, Solari-Saquieres P, Negro-Demontel ML, Isaac Francos-Quijorna, Navarro X, Ruben López-Vales, Sayós J, Lago N. CD300f immunoreceptor contributes to peripheral nerve regeneration by the modulation of macrophage inflammatory phenotype. J. Neuroinflammation, 12:145 (12 August) 2015.
  14. Hugo Peluffo, Ugutz Unzueta, María Luciana Negro, Zhikun Xu, Esther Vazquez, Neus Ferrer-Miralles and Antonio Villaverde. BBB-targeting, protein-based nanomedicines for drug and nucleic acid delivery to the CNS. Biotechnology Advances, 33(2):277-287, 2015.
  15. Santos-Nogueira, López-Serrano, Hernández, Lago N, Astudillo AM, Balsinde J, Estivill-Torrús G, de Fonseca FR, Chun J, López-Vales R. Activation of Lysophosphatidic Acid Receptor Type 1 Contributes to Pathophysiology of Spinal Cord Injury. Journal of Neuroscience, 4703-14, 2015.
  16. Lima, Thiago Zaqueu, Sardinha, Luis Roberto, Sayós, Joan, Mello, Luiz Eugênio and Peluffo, Hugo. Astrocytic Expression of the Immunoreceptor CD300f Protects Hippocampal Neurons from Amyloid-β Oligomer Toxicity in vitro. Current Alzheimer Research Vol. 14:1-6, 2017.
  17. Fernanda N. Kaufmann, Ana Paula Costa, Gabriele Ghisleni, Alexandre P. Diaz, Ana Lúcia Rodrigues, Hugo Peluffo, Manuella Pinto Kaster. NLRP3 inflammasome-driven pathways in depression: clinical and preclinical findings. Brain Behavior and Immunity, 64:367-383, 2017.
  18. Sofía Ibarburu, Emiliano Trias, Natalia Lago, Hugo Peluffo, Romina Barreto-Núñez, Valentina Varela, Joseph Beckman, Luis Barbeito. Focal transplantation of aberrant glial cells carrying the SOD1G93A mutation into rat spinal cord induces extensive gliosis and motor neuron damage. Aceptado en Neuroimmunomodulation, 2017.
  19. Agueda Martinez-Barriocanal, Andrea Arcas-Garcia, Miriam Magallon-Lorenz, Aroa Ejarque-Ortiz, María Luciana Negro-Demontel, Emma Comas-Casellas, Simo Schwartz Jr, Sunny Malhotra, Xavier Montalban, Hugo Peluffo, Margarita Martin, Manuel Comabella and Joan Sayós. Effect of specific mutations in cd300 complexes formation; role of cd300f in multiple sclerosis. Scientific Reports, Vol 7:13544, 2017.
  20. M. Richter, M.L. Negro-Demontel, D. Blanco-Ocampo, E. Taranto, N. Lago y H. Peluffo. Thy1-YFP-H mice combined with parallel rod floor test evidence short and long-term traumatic brain injury progression. Aceptado en Current Protochols in Immunol. 2017.

Noticias

Entrevista a Hugo Peluffo en SobreCiencia de Radio Nacional

Natalia Lago participó de un estudio de recuperación frente a una lesión de médula espinal

Entrevista a Natalia Lago en radio Pedal durante la Semana del Cerebro 2016

Participación de Hugo Peluffo en el programa televisivo Calidad de Vida

CONTACTO

hugo.peluffo@pasteur.edu.uy