La nanotecnología puede mejorar la terapia génica de la ceguera
Una nueva investigación utiliza nanopartículas lipídicas para atacar las células del ojo sensibles a la luz
Gracias a la nanotecnología que ha hecho posibles las vacunas COVID-19 basadas en ARNm, un nuevo enfoque de la terapia génica podría mejorar la forma en que los médicos tratan las formas hereditarias de ceguera.
Investigadores de la Oregon Health & Science University y de la Oregon State University están desarrollando un nuevo método para administrar terapia génica contra las mutaciones genéticas que causan ceguera. Su nuevo método encierra moléculas de edición genética dentro de una cubierta de nanopartículas lipídicas. Esta ilustración científica muestra los caparazones de nanopartículas lipídicas del método, que aparecen como bolas difusas de color beige una vez inyectadas en el ojo.
OHSU/Tetiana Korzun
Un equipo de investigadores de la Oregon Health & Science University y la Oregon State University ha desarrollado un método que utiliza nanopartículas lipídicas -pequeñas bolas de grasa fabricadas en laboratorio- para administrar cadenas de ácido ribonucleico mensajero, o ARNm, en el interior del ojo. Para tratar la ceguera, el ARNm se diseñará para crear proteínas que editen las mutaciones genéticas perjudiciales para la visión.
En un estudio publicado en Science Advances, el equipo demuestra cómo su sistema de administración de nanopartículas lipídicas se dirige a las células sensibles a la luz del ojo, denominadas fotorreceptores, tanto en ratones como en primates no humanos. Las nanopartículas del sistema están recubiertas de un péptido que, según los investigadores, atrae a los fotorreceptores.
"Nuestro péptido es como un código postal, y las nanopartículas lipídicas son similares a un sobre que envía la terapia génica por correo", explicó el autor correspondiente del estudio, el doctor Gaurav Sahay, profesor asociado de la Facultad de Farmacia de la OSU que también tiene un puesto conjunto de investigación en el Instituto Oftalmológico Casey de la OHSU. "El péptido garantiza que el ARNm llegue con precisión a los fotorreceptores, células a las que hasta ahora no habíamos podido dirigirnos con nanopartículas lipídicas".
"Se han relacionado más de 250 mutaciones genéticas con enfermedades hereditarias de la retina, pero sólo una cuenta con una terapia génica aprobada", añadió la coautora del estudio, la doctora Renee Ryals, profesora adjunta de Oftalmología en la Facultad de Medicina de la OHSU y científica del Instituto Oftalmológico Casey de la OHSU. "La mejora de las tecnologías utilizadas para la terapia génica puede proporcionar más opciones de tratamiento para prevenir la ceguera. Los hallazgos de nuestro estudio muestran que las nanopartículas lipídicas podrían ayudarnos a hacer precisamente eso."
En 2017, la Administración de Alimentos y Medicamentos aprobó la primera terapia génica para tratar una forma hereditaria de ceguera. Muchos pacientes han experimentado una mejora de la visión y se han librado de la ceguera tras recibir la terapia, que se vende bajo la marca Luxturna. Utiliza una versión modificada del virus adenoasociado, o AAV, para administrar moléculas que modifican los genes.
Las terapias génicas actuales se basan en gran medida en el AAV, pero tiene algunas limitaciones. El virus es relativamente pequeño y no puede contener físicamente maquinaria de edición genética para algunas mutaciones complejas. Además, la terapia génica basada en AAV sólo puede administrar ADN, lo que provoca la creación continua de moléculas de edición génica que pueden dar lugar a ediciones genéticas no deseadas.
Las nanopartículas lipídicas son una alternativa prometedora porque no tienen limitaciones de tamaño como el AAV. Además, las nanopartículas lipídicas pueden liberar ARNm, que sólo mantiene activa la maquinaria de edición genética durante un breve periodo de tiempo, lo que podría evitar ediciones no deseadas. El potencial de las nanopartículas lipídicas quedó demostrado por el éxito de las vacunas COVID-19 basadas en ARNm, que también utilizan nanopartículas lipídicas para administrar ARNm. Además, fueron las primeras vacunas COVID-19 autorizadas en Estados Unidos, gracias a la rapidez y el volumen con que pueden fabricarse.
En este estudio, Sahay, Ryals y sus colegas demostraron que una cubierta de nanopartículas lipídicas recubierta de péptidos puede dirigirse hacia las células fotorreceptoras de la retina, tejido situado en la parte posterior del ojo que permite la visión. Como primera prueba de concepto, se colocó ARNm con instrucciones para fabricar proteína verde fluorescente dentro de nanopartículas.
Tras inyectar este modelo de terapia génica basado en nanopartículas en los ojos de ratones y primates no humanos, el equipo de investigación utilizó diversas técnicas de imagen para examinar los ojos tratados. El tejido retiniano de los animales se iluminó en verde, lo que demuestra que la cubierta de nanopartículas lipídicas llegó a los fotorreceptores y que el ARNm liberado penetró en la retina y creó la proteína verde fluorescente. Es la primera vez que se sabe que las nanopartículas lipídicas se dirigen a los fotorreceptores de un primate no humano.
Los científicos trabajan actualmente en una investigación de seguimiento para cuantificar qué cantidad de proteína verde fluorescente se expresa en modelos animales de retina. También están trabajando para desarrollar una terapia con ARNm portador del código de las moléculas de edición genética.
Sahay y Ryals seguirán desarrollando su sistema de administración de terapia génica con nanopartículas gracias a una nueva subvención de 3,1 millones de dólares del Instituto Nacional del Ojo de los Institutos Nacionales de Salud.
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