Nanotecnología, ARN mensajero combinados en posible nuevo tratamiento ‘universal’ COVID-19

Un estudio dirigido por un investigador de ciencias farmacéuticas de la Universidad Estatal de Oregón ha producido una prueba de principio para un nuevo medio «universal» de tratar el COVID-19.

Gaurav Sahay y sus colaboradores en OSU y el Instituto de Investigación Biomédica de Texas demostraron en un modelo de ratón que es posible impulsar la producción de una proteína que puede bloquear múltiples variantes del virus SARS-CoV-2 para que no ingresen a las células y causen enfermedades respiratorias.

«En lugar del ARN mensajero como vacuna, esto muestra que el ARNm se puede usar como una terapia universal contra diferentes coronavirus», dijo Sahay. «A pesar de la vacunación masiva, existe una necesidad urgente de desarrollar opciones de tratamiento efectivas para poner fin a esta pandemia. Varias terapias han demostrado cierta efectividad, pero la alta tasa de mutación del virus complica el desarrollo de medicamentos que tratan todas las variantes de interés».

Los hallazgos fueron publicados en ACS Nano. Los próximos pasos implican mostrar que la proteína previene la infección en ratones, dijo Sahay, quien agregó que el tratamiento con ARNm posiblemente esté a «un par de años» de estar disponible para pacientes humanos.

Respirar el virus es la forma principal de contraer el COVID-19, responsable de 6 millones de muertes en todo el mundo desde que comenzó la pandemia a finales de 2019. La envoltura del virus está cubierta de proteínas de punta que se unen a una enzima producida por las células de los pulmones.

Usando ARN mensajero empaquetado en nanopartículas lipídicas, los científicos demostraron en el modelo de ratón que las células huésped pueden producir una enzima «señuelo» que se une a las proteínas de pico del coronavirus, lo que significa que el virus no debería poder adherirse a las células en las vías respiratorias del huésped y comenzar el proceso de infección.

El estudio, que involucró el ARN mensajero que se administró por vía intravenosa y también por inhalación, que sería el método de administración preferido para los humanos, se publicó en ciencia avanzada.

«Las proteínas son moléculas grandes y complejas que sirven como caballos de batalla de las células, lo que permite todas las funciones biológicas dentro de una célula», dijo Sahay, profesor asociado en la Facultad de Farmacia de la OSU. «El ADN contiene los planos a partir de los cuales se fabrican las proteínas después de que el código se transcribe por primera vez en ARN mensajero».

Una enzima es un tipo de proteína que actúa como catalizador de reacciones bioquímicas. HACE2, abreviatura de enzima convertidora de angiotensina humana 2, es una enzima de las células de las vías respiratorias. También se expresa en el corazón, los riñones y el intestino, y participa en numerosas funciones fisiológicas.

Dar simplemente hACE2 a un paciente con COVID-19 tendría una eficacia limitada en el tratamiento de la enfermedad, dijo Sahay, porque la forma soluble de la enzima, del tipo que puede circular por todo el cuerpo, tiene una vida media corta, menos de dos horas, lo que significa no permanecería en el sistema de una persona por mucho tiempo.

Pero las nanopartículas de lípidos, a menudo abreviadas como LNP, que contienen ARNm que ordena la producción de la enzima, pueden ayudar a superar ese problema.

En este estudio, los investigadores diseñaron ARNm sintético para codificar una forma soluble de la enzima, empaquetaron el ARNm en nanopartículas lipídicas y lo administraron a las células del hígado por vía intravenosa; en dos horas, la enzima estaba en el torrente sanguíneo de los ratones y permaneció allí durante días.

Los científicos también administraron el LNP cargado por inhalación, lo que incitó a las células epiteliales de los pulmones a secretar hACE2 soluble.

«La enzima soluble inhibió de manera efectiva que el SARS-CoV-2 vivo infectara las células huésped», dijo el investigador postdoctoral de la OSU, Jeonghwan Kim. «La síntesis de ARNm es rápida, asequible y escalable, y el ARNm administrado por LNP se puede repetir según sea necesario para mantener la producción de proteínas hasta que la infección disminuya. Una vez que se detiene el tratamiento, la hACE2 soluble que ya no se necesita limpia el sistema en cuestión de días.»