Las terapias génicas tienen el potencial de tratar trastornos neurológicos como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson, pero se enfrentan a una barrera común: la barrera hematoencefálica. Ahora, investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado una forma de mover las terapias a través de la membrana protectora del cerebro para administrar una terapia en todo el cerebro con una variedad de medicamentos y tratamientos biológicos.
«Todavía no hay cura para muchos trastornos cerebrales devastadores», dice Shaoqin «Sarah» Gong, profesora de oftalmología y ciencias visuales e ingeniería biomédica de la UW-Madison e investigadora en el Instituto de Descubrimiento de Wisconsin. «Las estrategias de entrega innovadoras dirigidas al cerebro pueden cambiar eso al permitir la entrega no invasiva, segura y eficiente de editores de genoma CRISPR que podrían, a su vez, conducir a terapias de edición de genoma para estas enfermedades».
CRISPR es un conjunto de herramientas moleculares para editar genes (por ejemplo, para corregir mutaciones que pueden causar enfermedades), pero el conjunto de herramientas solo es útil si puede atravesar la seguridad del lugar de trabajo. La barrera hematoencefálica es una membrana que controla selectivamente el acceso al cerebro, descartando toxinas y patógenos que puedan estar presentes en el torrente sanguíneo. Desafortunadamente, la barrera impide que algunos tratamientos beneficiosos, como ciertas vacunas y paquetes de terapia génica, alcancen sus objetivos porque los agrupa con invasores hostiles.
Inyectar tratamientos directamente en el cerebro es una forma de sortear la barrera hematoencefálica, pero es un procedimiento invasivo que brinda acceso solo al tejido cerebral cercano.
«La promesa de la terapia génica del cerebro y la terapia de edición del genoma se basa en la entrega segura y eficiente de ácidos nucleicos y editores del genoma en todo el cerebro», dice Gong.
En un estudio publicado recientemente en la revista Materiales avanzadosGong y los miembros de su laboratorio, incluido el investigador postdoctoral y primer autor del estudio Yuyuan Wang, describen una nueva familia de cápsulas a nanoescala hechas de sílice que pueden llevar herramientas de edición del genoma a muchos órganos del cuerpo y luego disolverse sin causar daño.
Al modificar las superficies de las nanocápsulas de sílice con glucosa y un fragmento de aminoácido derivado del virus de la rabia, los investigadores encontraron que las nanocápsulas podían atravesar de manera eficiente la barrera hematoencefálica para lograr la edición de genes en todo el cerebro en ratones. En su estudio, los investigadores demostraron la capacidad de la carga CRISPR de la nanocápsula de sílice para editar con éxito genes en el cerebro de ratones, como uno relacionado con la enfermedad de Alzheimer llamado gen de la proteína precursora amiloide.
Debido a que las nanocápsulas se pueden administrar repetidamente y por vía intravenosa, pueden lograr una mayor eficacia terapéutica sin arriesgarse a métodos más localizados e invasivos.
Los investigadores planean optimizar aún más las capacidades dirigidas al cerebro de las nanocápsulas de sílice y evaluar su utilidad para el tratamiento de diversos trastornos cerebrales. Esta tecnología única también se está investigando para la administración de productos biológicos a los ojos, el hígado y los pulmones, lo que puede conducir a nuevas terapias génicas para otros tipos de trastornos.
