Avances en terapia génica basada en ARN: control del splicing, nanopartículas y plataforma de microARN

Investigadores han informado nuevos avances en la terapia génica basada en ARN, incluida una molécula pequeña aprobada clínicamente que controla con precisión la expresión génica mediante la modulación del splicing de ARN, nanopartículas recubiertas de proteínas para una administración génica más segura y una plataforma derivada de microARN para terapia oncológica multidiana. Estos enfoques abordan limitaciones clave de las terapias génicas existentes, que van desde el riesgo de alteraciones genómicas permanentes hasta las respuestas inmunitarias y la necesidad de un tratamiento oncológico combinado.

En un estudio publicado en Nature Communications, los investigadores describieron una estrategia para la regulación génica precisa mediante la modulación del splicing de ARN, utilizando una molécula pequeña aprobada clínicamente. Esta molécula, ya en uso clínico para indicaciones no relacionadas, puede reutilizarse para manipular los resultados del splicing al unirse a componentes específicos del complejo del spliceosoma. Esta unión desplaza el equilibrio del splicing, promoviendo la inclusión o exclusión de exones diana. A diferencia de las técnicas de edición génica que alteran el código de ADN, este enfoque centrado en el ARN permite un control génico reversible, ajustable y más matizado, sin cambios genómicos permanentes. La variación de la concentración y el tiempo de exposición de la molécula pequeña permitió respuestas graduadas en los patrones de splicing, que se tradujeron en cambios dependientes de la dosis en la producción de proteínas, confirmados en múltiples dianas génicas y tipos celulares. Las enfermedades genéticas causadas por defectos de splicing, como la atrofia muscular espinal o ciertas formas de fibrosis quística, podrían beneficiarse de una modalidad capaz de restaurar los patrones de splicing normales, y los cánceres impulsados por isoformas aberrantes de splicing podrían sensibilizarse al tratamiento mediante el cambio selectivo de variantes de splicing. Los experimentos con células derivadas de pacientes demostraron la recuperación funcional del fenotipo de la enfermedad tras el tratamiento, con restauración de la función proteica normal. Los análisis transcriptómicos revelaron un alto grado de especificidad, con cambios de splicing no deseados mínimos más allá de las dianas génicas previstas, y los estudios de exposición crónica indicaron que las células mantienen la viabilidad y la función normal.

Por otro lado, científicos de la Universidad de Míchigan han desarrollado un método para administrar terapias génicas mediante nanopartículas recubiertas de proteínas. Las nanopartículas utilizan albúmina sérica como material de recubrimiento, sustituyendo a las nanopartículas lipídicas de base grasa utilizadas habitualmente en las vacunas de ARNm y las terapias génicas, que se han asociado con inflamación y toxicidad hepática. El equipo modificó con éxito múltiples tipos de células humanas —incluidas células de cáncer de hígado, renales e inmunitarias— cultivadas in vitro, encapsulando ADN o ARN mensajero que codifica la proteína verde fluorescente (GFP) en el interior de las nanopartículas. El recubrimiento proteico protege la carga genética y mejora la biocompatibilidad al reducir potencialmente las respuestas inflamatorias y el daño hepático. Las nanopartículas se fabrican mediante tecnología de chorro electrohidrodinámico (EHD), en la que una solución de proteína y material genético se somete a un campo eléctrico de alto voltaje y posteriormente se recubre con polietilenimina, un polímero cargado positivamente que facilita la salida endosomal. A diferencia de los vectores virales, estas nanopartículas proteicas administran instrucciones genéticas sin integrar los ácidos nucleicos en el genoma del huésped, lo que reduce el riesgo de mutagénesis insercional. Debido a que los efectos genéticos son transitorios —el ARNm persiste durante días, mientras que la expresión del ADN plasmídico puede durar varios meses— los protocolos pueden implicar dosis repetidas o administraciones de refuerzo. El equipo prevé la futura incorporación de elementos de edición génica CRISPR-Cas9 en estas nanopartículas para lograr modificaciones genómicas dirigidas y permanentes, lo que podría establecer curas con una sola administración. Esta plataforma surge en medio de la preocupación de que las terapias virales aprobadas por la FDA administradas sistémicamente corren el riesgo de provocar infecciones y reacciones inmunitarias peligrosas, y de que los vectores virales puedan inducir inadvertidamente neoplasias malignas secundarias.

En una investigación sobre el glioblastoma, los investigadores demostraron una plataforma de terapia génica basada en subproductos accesorios derivados del procesamiento del microARN. La plataforma es capaz de transportar múltiples elementos funcionalmente diferentes, que se vuelven biológicamente activos tras su escisión de la secuencia primaria en la que están codificados. El único requisito para su ingeniería es la conservación de los sitios de escisión de Drosha, lo que permite la liberación adecuada de cada componente activo, ofreciendo un andamiaje flexible de tipo "plug-and-play" para la multidiana específica de la enfermedad. Como prueba de concepto, el enfoque se validó en varios modelos de glioblastoma, el cáncer cerebral más mortal en adultos, lo que se tradujo en un efecto antitumoral altamente sinérgico. Este trabajo representa la primera vez que se observa que las secuencias accesorias que constituyen el componente de andamiaje de un gen de microARN persisten tras su procesamiento, lo que permite reconsiderar la estructura genética del microARN como vehículo para introducir una combinación de pequeños ARN no codificantes diversos y polifuncionales en las células. El diseño también permite la escisión de una estructura de aptámero de tamaño adecuado a partir de una secuencia más larga dirigida por la ARN polimerasa II, superando la limitación previa de que los aptámeros dependen de la ARN polimerasa III para su expresión intracelular; los investigadores utilizaron un aptámero contra p50 para demostrar esta estrategia.