Fabrican virus artificiales claves para la terapia génica y la medicina personalizada

Este estudio es un gran avance para ampliar el espacio existente en la terapia génica, y también para crear un nuevo espacio para futuros tratamientos

Una terapia génica permite a niños caminar y hablar por primera vez

Una terapia génica cura 10 pacientes con síndrome del niño burbuja

Características estructurales de la nanocapa de la cápside del bacteriófago T4 de 120 x 86 nm con una resolución casi atómica Venigalla B. Rao; Victor Padilla-Sanchez, Andrei Fokine, and Jingen Zhu

R. I.

Madrid

30/05/2023 a las 17:00h.

Como virus, pero artificial. Así funcionan los vectores artificiales que pueden entraren las células humanas para realizar tareas específicas, como la edición génica, y por tanto dar un nuevo paso hacia la llamada medicina personalizada.

La principal novedad de estos compuestos es que los construyen ... a partir de virus que infectan bacterias. Entre otras ventajas, eso permitiría evitar la posible memoria de nuestras defensas ante ellos y disponer de una mayor capacidad. Según los autores, que publican los resultados en la revista «Nature Communications», estas nanopartículas «tienen el potencial de transformar las terapias génicas y la medicina personalizada».

Los virus son eficientes máquinas biológicas capaces de replicarse y ensamblar rápidamente progenie. Los virus humanos naturales, como los lentivirus, previamente se han modificado para administrar ADN o ARN terapéutico en animales, pero tenían capacidades de administración limitadas y distintos problemas de seguridad. Aprovechar los mecanismos virales mediante la construcción de vectores virales artificiales programados con moléculas terapéuticas podría realizar reparaciones beneficiosas para ayudar a restaurar la salud humana.

Hasta el momento, los virus sintéticos desarrollados eran muy poco eficaces en cuanto a la transferencia de material genético a la célula.

Los investigadores diseñaron un método de fabricación de vectores virales artificiales (AVV) utilizando un tipo de virus que infecta bacterias llamado bacteriófago T4.

Estos AVV tienen un gran volumen interno y una gran superficie externa para programar y administrar biomoléculas terapéuticas.

En experimentos de prueba de concepto, los autores generaron AVV que contenían proteínas y ácidos nucleicos para demostrar su uso en la ingeniería genómica. La plataforma pudo administrar con éxito el gen completo de la distrofina en células humanas en el laboratorio y realizar varias operaciones moleculares para remodelar el genoma humano.

Además, los AVV se pueden producir de manera económica, con un alto rendimiento, y se descubrió que los nanomateriales son estables durante varios meses.

En el artículo ahora publicado se demuestra por primera vez que se puede recubrir un bacteriófago T4 con un lípido, una innovación que facilita la transferencia de tratamientos salvadores de vidas a las células humanas.

«Esto supone un gran avance para ampliar el espacio existente en la terapia génica, y también para crear un nuevo espacio para futuros tratamientos», señala Venigalla Rao, profesor de biología de la Universidad Católica de América.

«Creemos haber demostrado que hay una vía para desarrollar tratamientos seguros y eficaces basados en bacteriófagos con un potencial curativo casi ilimitado« para enfermedades genéticas como la enfermedad de células falciformes, la diabetes y el cáncer».

La terapia real está a años de distancia, pero esta investigación proporciona un modelo para desarrollar tratamientos

Su investigación también demuestra que un bacteriófago T4 tiene una capacidad de carga útil mucho mayor y una capacidad de ingeniería para ofrecer una gama más amplia de tratamientos que las tecnologías actuales.

«La terapia real está a años de distancia, pero esta investigación proporciona un modelo para desarrollar tratamientos -explica Rao-. Lo que estamos investigando es como una cirugía molecular que puede corregir de manera segura y precisa un defecto y generar resultados terapéuticos y, algún día, curas».

Venigalla Rao, en el centro, con su equipo de invetigación Patrick G. Ryan

Importantes limitaciones

Modelo estructural del vector viral artificial del bacteriófago T4 Venigalla B. Rao; Victor Padilla-Sanchez, Andrei Fokine, Jingen Zhu, and Qianglin Fang

«El estudio contiene una tremenda cantidad de trabajo y muy bien realizado», reconoce a Science Medica Centre, Gloria González Aseguinolaza, del Programa de Terapia Génica y Regulación de la Expresión Génica y directora de Innovación y Transferencia del Cima Universidad de Navarra, pero con importantes limitaciones, «como que carece de datos en animales, y es ahí donde se van a encontrar los problemas. Es un vector muy grande y complejo y es muy probable que su eficacia in vivo sea reducida e induzca respuestas tóxicas e inmunitarias, como ocurre con los virus de gran tamaño, lo cual condicione su eficacia terapéutica».

Ahonda Miguel Chillón, jefe del Laboratorio de Terapia Génica en Enfermedades Neurodegenerativas de la Unidad Mixta VHIR-UAB, en las limitaciones: «La más relevante y difícil de evitar de todas las limitaciones es la respuesta inmunitaria que posiblemente inducirá. Diría que precisamente por ello los autores no han mostrado experimentos in vivo en modelos animales, porque con todo lo que han hecho ese último experimento sería fácil y le daría una relevancia muy grande. A ello sumaría la muy poca capacidad de mantener una expresión estable del gen terapéutico a lo largo del tiempo y la especificidad de transducir tipos celulares de forma eficiente, a menos que se generen nuevas versiones con nuevas proteínas externas que hagan de 'puente'».

De similar opinión es Marc Güell, coordinador del grupo de investigación en Biología Sintética Traslacional y profesor titular en la Universidad Pompeu Fabra (UPF): «En cuanto a las limitaciones, hay que ver la eficiencia en situaciones in vivo (y ex vivo) en comparación con las plataformas clásicas y también ver cómo se va a poder controlar la biodistribución. Además, al empaquetar ADN, siempre hay riesgo de inserción (y más si el ADN es tan grande). Esto hay que medirlo bien en modelos animales».

La investigación actual en terapia génica se puede clasificar en tres enfoques principales que dependen de los siguientes vectores, o vehículos de tratamiento: virus adenoasociados y lentivirus, nanopartículas lipídicas y nanopartículas sintéticas. Todos estos tratamientos siguen siendo experimentales.

Rao explica que el progreso en el campo en las últimas tres décadas ha sido incremental porque los vectores actuales tienen «una capacidad de carga muy limitada, una capacidad de ingeniería y de dirigirse a las células limitada, muchas preocupaciones de seguridad y los procesos complicados para producir estos tratamientos son extraordinariamente costosos».

Y añade que la investigación sobre el bacteriófago T4 demuestra que un nuevo tipo de terapia que evite estas limitaciones tecnológicas y problemas de seguridad es «no solo posible, sino factible».

El objetivo final, según Rao, es que a diferencia de los medicamentos actuales de pequeñas moléculas que a veces deben tomarse de por vida, un futuro medicamento basado en bacteriófagos podría conducir a curas en cuestión de horas a días».