Esta técnica basada en ARN podría hacer que la terapia génica sea más efectiva

Introducir genes funcionales en las células para reemplazar genes mutados, un enfoque conocido como terapia génica, tiene potencial para tratar muchos tipos de enfermedades. Los primeros esfuerzos para entregar genes a las células enfermas se centraron en el ADN, pero muchos científicos están explorando ahora la posibilidad de utilizar ARN en su lugar., lo que podría ofrecer mayor seguridad y una entrega más fácil.

Los ingenieros biológicos del MIT han ideado una forma de regular la expresión del ARN una vez que ingresa a las células., dándoles un control preciso sobre la dosis de proteína que recibe un paciente. Esta tecnología podría permitir a los médicos adaptar con mayor precisión el tratamiento a cada paciente, y también ofrece una manera de desactivar rápidamente los genes, si necesario.

“Podemos controlar muy discretamente cómo se expresan los diferentes genes,"dice Jacob Becraft, estudiante de posgrado del MIT y uno de los autores principales del estudio, que aparece en oct. 16 cuestión de Naturaleza Química Biología. "Históricamente, Las terapias genéticas han encontrado problemas con respecto a la seguridad., pero con nuevos avances en biología sintética, Podemos crear paradigmas completamente nuevos de “terapias inteligentes” que interactúen activamente con las propias células del paciente para aumentar la eficacia y la seguridad”.

Becraft y sus colegas del MIT han creado una empresa para desarrollar aún más este enfoque., con un enfoque inicial en el tratamiento del cáncer. Tyler Wagner, un reciente doctorado de la Universidad de Boston, también es el autor principal del artículo.. Kitada Tasuku, un ex-post-doctorado del MIT, y Ron Weiss, profesor de ingeniería biológica del MIT y miembro del Instituto Koch, son autores senior.

circuitos de ARN

Hasta ahora solo se han aprobado unas pocas terapias genéticas para uso humano, pero los científicos están trabajando y probando nuevos tratamientos de terapia génica para enfermedades como la anemia falciforme., hemofilia, y enfermedades oculares congénitas, Entre muchos otros.

Como herramienta para la terapia génica., Puede ser difícil trabajar con el ADN. Cuando es transportado por nanopartículas sintéticas., Las partículas deben ser entregadas al núcleo., que puede ser ineficiente. Los virus son mucho más eficientes para la entrega de ADN.; sin embargo, pueden ser inmunogénicos, difícil, y caro de producir, y a menudo integran su ADN en el propio genoma de la célula., limitando su aplicabilidad en terapias genéticas.

ARN mensajero, o ARNm, ofrece una forma más directa, y no permanente, Manera de alterar la expresión genética de las células.. En todas las células vivas, El ARNm transporta copias de la información contenida en el ADN a orgánulos celulares llamados ribosomas., que ensamblan las proteínas codificadas por genes. Por lo tanto, mediante la entrega de ARNm que codifica un gen particular, Los científicos pueden inducir la producción de la proteína deseada sin tener que introducir material genético en el núcleo de una célula o integrarlo en el genoma..

Para ayudar a que la terapia génica basada en ARN sea más eficaz, El equipo del MIT se propuso controlar con precisión la producción de proteínas terapéuticas una vez que el ARN ingresa a las células.. Para hacer eso, decidieron adaptar los principios de la biología sintética, que permiten la programación precisa de circuitos de ADN sintético, al ARN.

Los nuevos circuitos de los investigadores consisten en una sola cadena de ARN que incluye genes para las proteínas terapéuticas deseadas, así como genes para proteínas de unión a ARN., que controlan la expresión de las proteínas terapéuticas.

“Debido a la naturaleza dinámica de la replicación, El rendimiento de los circuitos se puede ajustar para permitir que diferentes proteínas se expresen en diferentes momentos., todos de la misma cadena de ARN," Becraft dice.

Esto permite a los investigadores activar los circuitos en el momento adecuado mediante el uso de fármacos de “molécula pequeña” que interactúan con las proteínas de unión al ARN.. Cuando un medicamento como la doxiciclina, que ya está aprobado por la FDA, se añade a las células, Puede estabilizar o desestabilizar la interacción entre el ARN y las proteínas de unión a ARN., dependiendo de cómo esté diseñado el circuito. Esta interacción determina si las proteínas bloquean o no la expresión del gen del ARN..

En un estudio previo, Los investigadores también demostraron que podían incorporar especificidad celular en sus circuitos., para que el ARN sólo se active en las células diana.

Apuntando al cáncer

La empresa que iniciaron los investigadores., Terapéutica de la hebra, ahora está trabajando para adaptar este enfoque a la inmunoterapia contra el cáncer, una nueva estrategia de tratamiento que implica estimular el propio sistema inmunológico del paciente para atacar los tumores..

Usando ARN, Los investigadores planean desarrollar circuitos que puedan estimular selectivamente las células inmunes para que ataquen los tumores., permitiendo atacar células tumorales que han hecho metástasis en partes del cuerpo de difícil acceso. Por ejemplo, Ha demostrado ser difícil atacar las células cancerosas., como lesiones pulmonares, con ARNm debido al riesgo de inflamar el tejido pulmonar. Usando circuitos de ARN, Los investigadores administran por primera vez su terapia a tipos de células cancerosas específicas dentro del pulmón., y a través de su circuito genético, El ARN activaría las células T que podrían tratar las metástasis del cáncer en otras partes del cuerpo..

“La esperanza es provocar una respuesta inmune que sea capaz de detectar y tratar el resto de las metástasis en todo el cuerpo.," Becraft dice. “Si puedes tratar un sitio del cáncer, Entonces tu sistema inmunológico se encargará del resto., porque ahora has desarrollado una respuesta inmune contra ello”.

Usando este tipo de circuitos de ARN, Los médicos podrían ajustar las dosis según cómo responda el paciente., los investigadores dicen. Los circuitos también proporcionan una forma rápida de desactivar la producción de proteínas terapéuticas en los casos en que el sistema inmunológico del paciente se sobreestimula., que puede ser potencialmente fatal.

En el futuro, Los investigadores esperan desarrollar circuitos más complejos que puedan ser tanto diagnósticos como terapéuticos, detectando primero un problema., como un tumor, y luego producir el medicamento apropiado.

Fuente:

http://news.mit.edu, por Anne Trafton