Un nuevo método utiliza una proteína similar a un virus para empaquetar y distribuir el ARN

Carga de Cre: Al igual que los vectores virales (en el centro), las cápsulas proteicas transportan el ARNm que codifica la proteína Cre a las células, haciéndolas brillar en verde (izquierda), a menos que el ARNm carezca de secuencias de flanqueo que la proteína reconozca (derecha).

POR CHLOE WILLIAMS

Fuente: Spectrum | 09/09/2021

Fotografía: Autism Spectrum

Un nuevo sistema de administración de genes aprovecha una proteína que se encuentra en las personas para encapsular el ARN mensajero (ARNm), el intermediario entre los genes y las proteínas, y transportarlo a las células.

Un nuevo sistema de administración de genes aprovecha una proteína que se encuentra en las personas para encapsular el ARN mensajero (ARNm), el intermediario entre los genes y las proteínas, y transportarlo a las células. La técnica podría ayudar a los investigadores a transportar terapias génicas o el editor de genes CRISPR a los tejidos de todo el cuerpo.

"Llevamos mucho tiempo trabajando en la terapia génica y la edición de genes, y las herramientas están llegando a ser bastante buenas", afirma Feng Zhang, profesor de neurociencia del Instituto Tecnológico de Massachusetts, que dirigió el trabajo. Sin embargo, los investigadores sólo han sido capaces de introducir CRISPR en las células de algunas partes del cuerpo, lo que limita las enfermedades a las que pueden dirigirse.

Los vectores virales vacíos suelen transportar genes utilizados en la investigación y en las terapias. Pero estos vectores virales pueden desencadenar reacciones inmunitarias y sólo transportan genes hasta un determinado tamaño, lo que dificulta el transporte de secuencias que codifican enzimas de gran tamaño, como Cas9, la principal proteína de corte de ADN que utiliza CRISPR.

Otro método de administración consiste en envolver los genes en nanopartículas de lípidos, pero dirigirlos a un tejido específico sigue siendo un reto. A menudo, las nanopartículas se acumulan en el hígado.

El nuevo método, denominado Selective Endogenous eNcapsidation for cellular Delivery (SEND), aprovecha una proteína humana que normalmente transporta ARNm dentro de una cápsula protectora, similar a la de un virus. Como la proteína se encuentra de forma natural en las personas, puede desencadenar una menor respuesta inmunitaria que los vectores virales. También puede transportar cargas más grandes y, a diferencia de las nanopartículas, puede adaptarse para dirigirse a células específicas. Los investigadores describieron el método en agosto en Science.

Algunas proteínas derivadas de los retrotransposones -segmentos de ADN que se copian y se insertan en el genoma- forman caparazones proteicos similares a los de los virus, según estudios anteriores. Una proteína de señalización implicada en el autismo llamada ARC, por ejemplo, encierra su propio ARNm y lo transporta entre las células.

Para encontrar otras proteínas similares a los virus, Zhang y sus colegas buscaron en los genomas de ratones y personas secuencias formadoras de cápsulas similares a las que se encuentran en algunos virus y retrotransposones. A continuación, el equipo expresó los genes candidatos más prometedores -centrándose en los presentes tanto en ratones como en personas- en bacterias y células humanas cultivadas.

Vaina de proteínas

Siete de las proteínas que el equipo analizó formaban estructuras similares a las de los virus, informaron los investigadores. Las bacterias y las células cultivadas secretaban una de las candidatas, llamada PEG10, en niveles más altos que las demás. Otros análisis revelaron que la PEG10 se une a su propio ARNm, a menudo adhiriéndose a regiones en ambos extremos de la secuencia que no se traducen en proteínas.

El equipo aprovechó estas secuencias de unión para reprogramar el PEG10 para que transportara una carga de ARNm diferente. Intercalaron una secuencia que codifica una proteína llamada Cre entre las dos regiones no traducidas de PEG10 e introdujeron la secuencia Cre flanqueada en un lote de células humanas, junto con el ARNm que codifica PEG10 y un fusógeno, una proteína en la superficie de una cápsula similar a un virus que permite a la cápsula entrar en una célula. A continuación, los investigadores recogieron las proteínas similares a los virus que las células segregaron dos días después.

Cuando el equipo añadió las cápsulas segregadas a un segundo lote de células -esta vez, células madre de ratón diseñadas para expresar una proteína verde fluorescente en presencia de Cre-, las células brillaron en verde, lo que sugiere que el sistema había entregado con éxito el ARNm de Cre.

Según los investigadores, algunos fusógenos se dirigen a determinados tipos de células y podrían utilizarse para transportar carga genética a células o tejidos específicos. En un experimento, por ejemplo, entregaron ARNm de Cre a células de la piel de ratones, utilizando partículas similares a un virus equipadas con un fusógeno dirigido a estas células.

En otra prueba, el equipo utilizó la técnica para introducir CRISPR en células cultivadas de personas. Para ello, introdujeron ARNm que codificaba Cas9 y una secuencia que guiaba a la proteína para cortar un objetivo de ADN específico. La secuenciación del ADN reveló que el sistema modificó el gen objetivo en cerca del 40 por ciento de las células.

Según los investigadores, SEND podría ayudar a los científicos a desarrollar terapias para el autismo, proporcionando una forma de administrar de forma segura y eficaz terapias génicas o tratamientos de edición de genes. También podría utilizarse como herramienta de investigación para estudiar los efectos de modificaciones genéticas específicas.

"Creemos que podemos convertir esto en una caja de herramientas muy potente", afirma Zhang. Los investigadores tienen previsto desarrollar un repertorio de fusógenos dirigidos a diferentes tipos de células y probar la capacidad del sistema para transportar una serie de cargas genéticas.

Cite este artículo: https://doi.org/10.53053/BZTX8458

https://www.spectrumnews.org/news/toolbox/new-method-uses-virus-like-protein-to-package-deliver-rna/