No todas las enfermedades humanas se pueden abordar con una pastilla o una inyección. Idealmente, algunos trastornos se tratarían mediante la entrega de cargas útiles moleculares, como virus modificados que llevan herramientas de edición de genes, en células defectuosas, donde podrían reescribir los genes diana. A pesar de algunos éxitos iniciales, los investigadores todavía están luchando para que este enfoque funcione.
Ahora, los investigadores dicen que han encontrado una mejor manera de entregar su carga de alteración genética a las células, mejorando drásticamente su eficacia. El avance podría impulsar una amplia gama de proyectos de edición de genes, haciendo posible tratar todo, desde trastornos musculares hasta pérdida de audición. “Este es un gran paso adelante”, dice Mitchell Weiss, un experto en terapia génica del St. Jude Children’s Research Hospital que no participó en el trabajo.
El uso de virus para administrar tratamientos basados en genes tiene un pasado problemático. En 1999, Jesse Gelsinger, un joven de 18 años, murió en un ensayo de terapia génica que intentaba curar su enfermedad hepática agregando un nuevo gen a sus células. El nuevo gen estaba empaquetado dentro de un adenovirus, un tipo de virus del resfriado, que desencadenó una reacción inmunológica masiva que lo mató.
Los virus adenoasociados más seguros continúan utilizándose en terapias génicas, en parte porque son fáciles de cultivar en el laboratorio y alcanzan eficazmente sus células diana. Estos virus también se utilizan para entregar herramientas de edición de genes como CRISPR que reparan genes defectuosos. Pero las preocupaciones persisten. A los expertos les preocupa que estos virus modificados puedan desencadenar reacciones inmunitarias, como sucedió con Gelsinger, o integrar su material genético en las células humanas, lo que podría causar cáncer.
Como alternativa, los investigadores han desarrollado partículas similares a virus (VLP), virus vaciados a los que se les ha eliminado su propio genoma. En lugar de llevar ADN que codifica proteínas que modifican genes, su carga son las propias proteínas y el ARN que realizan las modificaciones. Estos VLP no deberían representar ninguna amenaza por sí solos y son fáciles de cultivar en el laboratorio. Pero cuando se inyectan en animales, realizan los cambios genéticos adecuados en solo alrededor del 10 % de las células objetivo en la mayoría de los tejidos, muy por debajo del nivel necesario para una terapia deseada.
Los investigadores dirigidos por David Liu, biólogo químico de la Universidad de Harvard, intentaron ver si podían intensificar el juego de VLP. Para hacerlo, necesitaban abordar dos problemas principales: asegurarse de que las proteínas de edición de genes estuvieran empaquetadas correctamente dentro de las VLP y dirigidas correctamente al núcleo de la célula para llevar a cabo su edición.
Otros grupos habían tratado de resolver el problema de la dirección antes adjuntando fragmentos de proteínas, llamados secuencias de localización nuclear (NLS), a su carga de edición de genes, que la dirigen al núcleo de una célula. Pero esto interfirió con el embalaje de la carga en primer lugar. Esto se debe a que las VLP se construyen dentro del citoplasma de células especializadas, llamadas células productoras, en el laboratorio. Y si los NLS se unen a las proteínas de carga a medida que se construyen las partículas, las proteínas migran al núcleo de la célula productora, en lugar de permanecer empaquetadas dentro de las VLP.
Entonces, el equipo de Liu agregó una proteína conectora corta entre las proteínas de carga y la secuencia de ubicación nuclear, que diseñaron para que luego pudiera cortarse. Dentro de la célula productora, el enlazador impidió que la secuencia dirigiera la carga al núcleo, asegurando que la combinación se empaquetara correctamente dentro del VLP. Pero una vez que se entrega a la célula objetivo, una enzima de corte de proteínas, también presente en la VLP, corta el enlazador, restaurando la capacidad de dirección del núcleo del fragmento de NLS. Para cada conjunto de VLP, los investigadores también diseñaron la capa exterior de las partículas para expresar glicoproteínas decoradas con azúcar particulares que dirigen las partículas para infectar células diana específicas.
Después de confirmar que sus VLP renovadas editaron con éxito los genes objetivo de las células en un plato, los científicos recurrieron a los ratones. En primer lugar, demostraron que cuando se inyectan en el líquido cefalorraquídeo de ratones, las VLP infectan las neuronas diana del cerebro, realizando las modificaciones genéticas adecuadas en el 53 % de las células diana. Luego buscaron editar un gen llamado PCSK9 implicado en el metabolismo del colesterol y las enfermedades del corazón. Una semana después de la inyección en la sangre, los VLP renovados editaron con éxito el 63 % de los defectuosos. PCSK9 genes en células hepáticas específicas, una eficiencia 26 veces mayor que las VLP anteriores. Los investigadores también probaron el tratamiento en ratones con una mutación genética que causa ceguera. Seis ratones recibieron una sola inyección de VLP debajo de la retina todos ganaron visión parcial, informó ayer el equipo en Celda.
Los nuevos VLP también parecen más seguros que los enfoques anteriores. No hay evidencia de que causen ediciones «fuera del objetivo» que puedan provocar cáncer, por ejemplo, dice Paula Rio Galdo, bióloga del Centro de Investigaciones Energéticas, Ambientales y Tecnológicas que no participó en el trabajo. Eso podría ser fundamental, dice, para convencer a los reguladores de que acepten futuras terapias con VLP.
