What if your doctor could remove the building blocks of heart disease?
Most of us will remember what we were doing the day of a significant global event. The day two planes flew into the twin towers. The day the Berlin Wall came down. The day a tsunami hit the shores of Indonesia.
As a doctor, I remember one day doing my ward rounds in 2000 when the UK prime minister Tony Blair and then US president Bill Clinton announced that the full human genome was finally sequenced. While it was inspiring to hear that the “blueprint” of humans was now known, I still had sick patients on my list yet to be seen and discharged. For them, the relevance of the discovery could not have felt more remote.
Not every advance is momentous. Most ground-breaking changes cannot be pinpointed to a single press conference. They are instead the result of many smaller, incremental advances, as we cardiologists would soon be reminded.
Around the time we first understood the human genome sequence, we discovered that humans have virtually the same number of coding genes (roughly 20,000) as a worm or fish.
What makes us different are the 3 billion remaining base pairs of the non-coding genome. In these, we find what are called gene regulatory elements. They are more easily visualised as “switches”, which control when and how much our genes are expressed.
The blueprint of the human genome can be thought of as a songbook. Different musical notes are sung by different cells, often in unison. And so, we have lung cells performing differently to heart or liver cells even though they all have the same blueprint. The circuitry involved is complicated and intricate.
Despite this complexity, now is a fantastic time to be working in genomic research. Technological advances reveal how different sections of the genome and its switches underpin cellular functions throughout the body. With technology, doctors can sequence our patients’ genomes at accessible costs, control their gene expression and even edit their blueprint. This allows us to target the root cause of diseases.
Indeed, such technology has already informed life-saving new therapies for cancer. When cardiologists watched Mr Blair and Mr Clinton’s 2000 announcement, it kindled hopes of new cures and therapies. Now, we are finally moving closer to such solutions for complex and multifactorial heart diseases.
For example, mapping out the genes that cause high cholesterol has had a huge impact. We now think it may be possible to safely edit such genes in adult genomes, giving people a reduced risk or even lifelong protection against heart disease. In the meantime, suppressing gene expression related to heart disease using twice-yearly injections of gene targeting medicines will be far more effective than the daily, oral doses of statins patients currently take.
A new generation of medicines is emerging as a result of our ever-deepening understanding of the genomic map. Targeting genomic switches in order to re-programme gene expression would reverse the course of disease rather than simply slow its progression. The latter is what nearly all medicines today do.
The future of cardiology is glowing with excitement as we pursue a solution to the scourge of heart disease, which blights the lives of many – particularly those at elevated risk, such as the elderly and sufferers of metabolic diseases and diabetes. These risk factors are at an all-time global high. For cardiology, the next generation of ground-breaking medicines is firmly on its way and could not be welcomed sooner.
Professor Roger Foo is Sheikh Zayed bin Sultan Al Nahyan Professor in Medicine at the National University of Singapore.
Translated into Spanish by El Observador:
¿Qué pasaría si su médico pudiera eliminar los componentes básicos de la enfermedad cardiaca?
Roger Foo. Médico. Profesor de la Universidad Nacional de Singapur.
La mayoría de nosotros recordaremos qué estábamos haciendo el día de un evento global significativo. El día que dos aviones chocaron contra las torres gemelas en New York. El día que cayó el Muro de Berlín. El día en que un tsunami azotó las costas de Indonesia.
Como médico, recuerdo perfectamente el día que estaba haciendo mi ronda de sala en el año 2000. Fue cuando el entonces primer ministro británico Tony Blair y el entonces presidente estadounidense Bill Clinton, anunciaron que finalmente se había secuenciado el genoma humano completo.
Si bien fue inspirador escuchar que ahora se conocía el “modelo” de los humanos, todavía tenía pacientes enfermos en mi lista que aún no habían sido atendidos ni dados de alta. Para ellos, la relevancia del descubrimiento no podría haber parecido más remota.
No todos los avances son trascendentales. La mayoría de los cambios innovadores no se pueden señalar en una sola conferencia de prensa. Son el resultado de muchos avances pequeños e incrementales, como los que pronto recordaremos los cardiólogos.
En el momento en que comprendimos por primera vez la secuencia del genoma humano, descubrimos que los humanos tenemos prácticamente la misma cantidad de genes codificadores (aproximadamente 20.000) que un gusano o un pez.
Lo que nos hace diferentes son los 3 mil millones de pares de bases restantes del genoma no codificante. En estos, encontramos lo que se denomina: elementos reguladores de genes. Se visualizan más fácilmente como “interruptores”, que controlan cuándo y cuánto se expresan nuestros genes.
El plano del genoma humano puede considerarse un cancionero. Diferentes células cantan diferentes notas musicales, a menudo al unísono. Y así, tenemos células pulmonares que funcionan de manera diferente a las células cardíacas o hepáticas, aunque todas tienen el mismo modelo. El circuito involucrado es complicado e intrincado.
A pesar de esta complejidad, ahora es un momento fantástico para trabajar en la investigación genómica.
Atacar la causa de las enfermedades
Los avances tecnológicos revelan cómo diferentes secciones del genoma y sus interruptores sustentan las funciones celulares en todo el cuerpo. Con la tecnología, los médicos podemos secuenciar los genomas de nuestros pacientes a costos accesibles, controlar su expresión genética e incluso, editar su plano.
Esto nos permite apuntar a la raíz de las enfermedades.
De hecho, dicha tecnología ya ha dado información sobre nuevas terapias contra el cáncer que salvan vidas. Cuando los cardiólogos vimos el anuncio de Blair y Clinton en 2000, despertaron esperanzas de nuevas curas y terapias. Ahora, finalmente nos estamos acercándonos a tales soluciones para enfermedades cardíacas complejas y multifactoriales.
Por ejemplo, el mapeo de los genes que causan el colesterol alto ha tenido un gran impacto. Ahora creemos que es posible editar de manera segura dichos genes en genomas adultos. Esto nos brinda un riesgo reducido o incluso una protección de por vida contra las enfermedades cardíacas.
Mientras tanto, suprimir la expresión génica relacionada con enfermedades cardíacas mediante inyecciones, dos veces al año, de medicamentos dirigidos a genes será mucho más eficaz que las dosis orales diarias de estatinas que los pacientes toman actualmente.
Está surgiendo una nueva generación de medicamentos como resultado de nuestra comprensión, cada vez más profunda del mapa genómico.
Dirigirse a los interruptores genómicos para reprogramar la expresión génica revertiría el curso de la enfermedad en lugar de simplemente ralentizar su progresión. Esto último es lo que hacen casi todos los medicamentos en la actualidad.
El futuro de la cardiología brilla con entusiasmo a medida que buscamos una solución al flagelo de las enfermedades cardíacas, que arruina la vida de muchas personas, en particular las que tienen un riesgo elevado, como los ancianos y los que padecen enfermedades metabólicas y diabetes.
Estos factores de riesgo están en su punto más alto a nivel mundial. Para la cardiología, la próxima generación de medicamentos innovadores está firmemente en camino y será muy bien recibida.
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