MADRID, 3 Mar. (EUROPA PRESS) -
Los científicos han desarrollado un método altamente eficiente para usar la técnica de edición de genes a tejidos y órganos específicos, que ha demostrado en ensayos con ratones que reduce el colesterol durante más de 3 meses, y probablemente más, con una única inyección, según publican en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
La tecnología de edición del genoma CRISPR ha surgido como una nueva herramienta poderosa que puede cambiar la forma en que tratamos las enfermedades. Sin embargo, el desafío al alterar la genética de las células es cómo hacerlo de manera segura, efectiva y específicamente dirigida al gen, tejido y órgano que necesita tratamiento.
Los científicos de la Universidad de Tufts y el Instituto Broad de Harvard y el MIT, en Estados Unidos, han desarrollado nanopartículas únicas compuestas por lípidos (moléculas de grasa) que pueden empaquetar y entregar maquinaria de edición de genes específicamente al hígado.
En el estudio han demostrado que pueden usar las nanopartículas de lípidos (LNP) para administrar eficientemente la maquinaria CRISPR en el hígado de los ratones, lo que resulta en una edición específica del genoma y la reducción de los niveles de colesterol en sangre hasta en un 57%, una reducción que puede durar al menos varios meses con una sola inyección.
El problema del colesterol alto afecta a más de 29 millones de estadounidenses, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de Estados Unidos. La afección es compleja y puede originarse a partir de múltiples genes, así como de opciones nutricionales y de estilo de vida, por lo que no es fácil de tratar. Los investigadores de Tufts y Broad, sin embargo, han modificado un gen que podría proporcionar un efecto protector contra el colesterol elevado si se puede apagar mediante la edición de genes.
El gen en el que los investigadores se centraron codifica la enzima 3 similar a la angiopoyetina (Angptl3). Esa enzima reduce la actividad de otras enzimas, las lipasas, que ayudan a descomponer el colesterol.
Si los investigadores pueden eliminar el gen Angptl3, pueden dejar que las lipasas hagan su trabajo y reducir los niveles de colesterol en la sangre. Resulta que algunas personas afortunadas tienen una mutación natural en su gen Angptl3, que conduce a niveles consistentemente bajos de triglicéridos y colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL), comúnmente llamado colesterol "malo", en su torrente sanguíneo sin ningún inconveniente clínico conocido.
"Si podemos replicar esa condición eliminando el gen angptl3 en otros, tenemos una buena posibilidad de tener una solución segura y a largo plazo para el colesterol alto --apunta Qiaobing Xu, profesor asociado de ingeniería biomédica, en la Escuela de Ingeniería de Tufts y autor correspondiente del estudio--. Solo tenemos que asegurarnos de entregar el paquete de edición de genes específicamente en el hígado para no crear efectos secundarios no deseados".
El equipo de Xu pudo hacer precisamente eso en modelos de ratón. Después de una única inyección de nanopartículas lipídicas empaquetadas con ARNm que codifica CRISPR-Cas9 y un ARN de guía única dirigido a Angptl3, observaron una profunda reducción en el colesterol LDL hasta en un 57% y los niveles de triglicéridos en aproximadamente un 29%, los cuales permanecieron en esos niveles reducidos durante al menos 100 días.
Los investigadores especulan que el efecto puede durar mucho más que eso, quizás limitado solo por la lenta renovación de las células en el hígado, que puede ocurrir durante un período de aproximadamente un año. La reducción del colesterol y los triglicéridos depende de la dosis, por lo que sus niveles podrían ajustarse inyectando menos o más LNP en una sola inyección, dicen los investigadores.
En comparación, una versión existente aprobada por la FDA de los LNP cargados con ARNm de CRISPR solo podría reducir el colesterol LDL como máximo en un 15,7% y los triglicéridos en un 16,3% cuando se probó en ratones, según los investigadores.
El truco para hacer un mejor LNP fue personalizar los componentes, las moléculas que se unen para formar burbujas alrededor del ARNm. Los LNP están formados por lípidos de cadena larga que tienen una cabeza cargada o polar que es atraída por el agua, una cola de cadena de carbono que apunta hacia el centro de la burbuja que contiene la carga útil y un conector químico entre ellos. También está presente el polietilenglicol, y sí, incluso algo de colesterol, que tiene un papel normal en las membranas lipídicas para hacerlas menos filtrantes, para retener mejor su contenido.
Los investigadores descubrieron que la naturaleza y la proporción relativa de estos componentes parecían tener efectos profundos en el suministro de ARNm en el hígado, por lo que probaron las LNP con muchas combinaciones de cabezas, colas, enlazadores y proporciones entre todos los componentes para comprobar su capacidad de dirigirse a las células hepáticas.
Dado que la potencia in vitro de una formulación de LNP rara vez refleja su rendimiento in vivo, evaluaron directamente la especificidad y eficacia de la entrega en ratones que tienen un gen reportero en sus células que se ilumina en rojo cuando se produce la edición del genoma.
Al final, encontraron una PNL cargada con ARNm CRISPR que se iluminaba sólo en el hígado de los ratones, lo que demostraba que podía introducir de forma específica y eficaz las herramientas de edición genética en el hígado para que hicieran su trabajo.
Los LNP se basaron en trabajos anteriores en Tufts, donde Xu y su equipo desarrollaron LNP con una eficiencia de hasta el 90% en la entrega de ARNm a las células. Una característica única de esas nanopartículas fue la presencia de enlaces disulfuro entre las largas cadenas de lípidos. Fuera de las células, los LNP forman una estructura esférica estable que bloquea su contenido.
Cuando están dentro de una celda, el ambiente interno rompe los enlaces disulfuro para desmontar las nanopartículas. A continuación, el contenido se libera rápida y eficazmente en la celda. Al evitar pérdidas fuera de la celda, los LNP pueden tener un rendimiento mucho mayor en la entrega de su contenido.
"El CRISPR es una de las herramientas terapéuticas más poderosas para el tratamiento de enfermedades con una etiología genética. Recientemente hemos visto el primer rastro clínico humano para la terapia CRISPR habilitada por la administración de LNP para ser administrada sistémicamente para editar genes dentro del cuerpo humano. Nuestro LNP La plataforma desarrollada aquí tiene un gran potencial para la traducción clínica", apunta Min Qiu, investigador postdoctoral en el laboratorio de Xu en Tufts.
"Prevemos que con esta plataforma de PNL en la mano, ahora podríamos hacer de CRISPR un enfoque práctico y seguro para tratar un amplio espectro de enfermedades o trastornos hepáticos", señala Zachary Glass, estudiante de posgrado en el laboratorio de Xu.
