Traducido por Valencia Plaza

Grupos de investigación belgas del Instituto de Biotecnología de Flanders (VIB), la Universidad de Ghent, el Hospital Universitario de Ghent, todos en Bélgica, y la compañía de biotecnología argenx han resuelto un rompecabezas de un siglo sobre la presencia de cristales de proteínas en el asma. Normalmente, las proteínas no cristalizan en el cuerpo, pero hay algunos casos en los que ocurre este proceso.

Charcot-Leyden Crystals
© VIB Bioimaging Core_Amanda Concalves
Los cristales de Charcot-Leyden
Los cristales de Charcot-Leyden se fabrican a partir de la proteína Galectin-10 y se descubrieron en las vías respiratorias de los asmáticos a partir de 1853. Sin embargo, los científicos han ignorado en gran parte los cristales, y su vínculo real con la enfermedad sigue siendo desconocido.

Grupos de investigación belgas han establecido ahora que los cristales son muy abundantes en el moco de las vías respiratorias, estimulan el sistema inmunológico y promueven la inflamación y la producción alterada de moco que se ve a menudo en las vías respiratorias de los asmáticos.

Juntos, los científicos académicos y de la compañía también desarrollaron anticuerpos que pueden disolver estos cristales para reducir las características clave del asma. Dichos anticuerpos podrían ser terapias de primera clase que inviertan los cristales de proteínas y traten el asma y otras enfermedades inflamatorias crónicas de las vías respiratorias. El estudio se publica en la revista Science.

Cristales y enfermedades

En 1853, Jean-Martin Charcot, en el renombrado Hospital Salpêtrière de París (Francia), informó sobre bocetos detallados de cristales bipiramidales que había observado en el esputo de pacientes con asma, una observación también realizada por Ernst von Leyden en 1872. Estos depósitos cristalinos se hicieron ampliamente conocidos como los cristales de Charcot-Leyden (CLC) en el mundo médico.

Desde entonces, se han descrito en enfermedades alérgicas e inflamatorias crónicas generalizadas, como asma, bronquitis, rinitis alérgica y rinosinusitis. Sin embargo, solo durante las últimas dos décadas se confirmó que el contenido de los CLC estaba compuesto por la proteína galectina-10, que finalmente resolvió las especulaciones y los debates que duraron casi un siglo y medio.

La galectina-10 es una de las proteínas más abundantes en los eosinófilos, que ayudan a montar una respuesta inflamatoria en los humanos. Sorprendentemente, Gal10 permanece en gran parte soluble en eosinófilos y solo forma cristales una vez que se ha liberado como parte de una defensa inmunológica. La función de Gal10 también se mantuvo esquiva.

¿Estos cristales causan daño?

Encabezado por Emma Persson, Kenneth Verstraete e Ines Heyndrickx, el equipo de investigadores se propuso probar una larga hipótesis sin resolver: ¿las CLC estimulan la inmunidad en los pulmones y contribuyen a las respuestas inflamatorias excesivas que conducen a la enfermedad?

El profesor Bart Lambrecht (de VIB-UGent), explica:
"Cada médico aprende sobre los cristales de Charcot-Leyden durante la capacitación médica y todos asocian estos cristales con la presencia de eosinófilos. Se encuentran muy a menudo en el esputo de los pacientes con asma, particularmente en los pacientes con la enfermedad grave. Sin embargo, nadie sabía realmente qué estaban haciendo estos cristales y por qué están allí en primer lugar. Por analogía con la enfermedad de la gota, donde los cristales de ácido úrico causan un ataque muy doloroso de inflamación articular, razonamos que los cristales de Charcot-Leyden también podría causar daño en los pulmones de los pacientes con asma".
Cristales versus solución

Hubo muchos desafíos técnicos que superar para probar esta idea. Los científicos tuvieron que encontrar una manera de producir millones de cristales de Gal10 en el laboratorio para fines de investigación y establecieron que eran idénticos a los CLC encontrados en los pacientes. Los científicos utilizaron preciosos cristales derivados de pacientes para determinar la estructura tridimensional de Gal10 hasta la escala atómica. Esto proporcionó un tipo de respuesta 'santo-grial' que confirmó que los CLC producidos experimentalmente son idénticos a los CLC derivados del paciente.

El profesor Savvas Savvides (de VIB-UGent), apunta:
"Ésta es la primera vez en la historia bioquímica y médica que se estudian con resolución atómica los cristales de proteínas derivadas del paciente. Es absolutamente notable que estos cristales microscópicos, que son de apenas unos pocos micrómetros de tamaño. (aproximadamente una milésima de milímetro) sobrevivieran al laborioso y duro camino experimental que comenzó en el quirófano de un hospital y finalizó en una línea de haz de rayos X especializada de una instalación de radiación de sincrotrón de Europa. Y para rematar, proporcionaron datos que conducen a una hermosa estructura tridimensional de las moléculas de proteína en su interior".
Los científicos descubrieron que Gal10 indujo una respuesta inmune en estado avanzado solo cuando estaba en el estado cristalino. En solución, Gal10 era inofensivo. Lo más importante es que el cristalino Gal10 en forma de cristales de Charcot-Leyden indujo características clave del asma, incluida la producción de moco alterado, que es un gran problema para la mayoría de los asmáticos. Así, el estudio aportó un gran avance con conclusiones claras sobre el cristal.

Buscando un tratamiento

El equipo luego estudió si interferir con la formación de CLC sería una opción terapéutica para los asmáticos. Aquí es exactamente donde intervino argenx, una compañía de biotecnología con sede en Gante, Bélgica. Los equipos combinados desarrollaron anticuerpos que pueden reaccionar específicamente contra los CLC. Notablemente, los anticuerpos fueron capaces de disolver los CLC en minutos en una placa de Petri en el laboratorio y en pocas horas en el moco de los pacientes (también in vitro). El uso de estos anticuerpos en modelos de ratón con asma conduce a una fuerte reducción de la inflamación pulmonar, alteraciones de la función pulmonar y producción de moco.
"Era como un 'ahora lo ves, ahora no' mostrando la magia molecular. He pasado 25 años aprendiendo y agonizando sobre cómo cultivar cristales de proteínas para biología estructural, y de repente, ¡estaba viendo que los cristales de proteínas se disuelven en tiempo real! ¡Y para rematar, también pudimos visualizar cómo estos anticuerpos realmente hacen su magia al determinar su estructura cristalina en complejo con su antígeno!", describe el profesor Savvides.
Por su parte, Bart Lambrecht, añade:
"Nuestros resultados de investigación fueron inesperados y muy claros al mismo tiempo. Me sorprendió completamente el hecho de que los anticuerpos pueden disolver rápidamente los CLC que están tan abundantemente presentes en el moco nativo de los pacientes. Aunque se necesitan más pruebas, los datos en modelos de ratones sugieren que el uso de estos anticuerpos podría ser una forma muy efectiva de reducir la inflamación excesiva y la acumulación de moco en los pulmones de los pacientes con asma. Dado que actualmente no hay medicamentos dirigidos a la acumulación de moco en las vías respiratorias, esto podría ser un cambiador del juego para el tratamiento de esta enfermedad".