Si alguna vez compró un iPhone nuevo, ha experimentado un buen embalaje.

La forma en que la tapa se separa lentamente de la caja. La lengüeta que te ayuda a quitar el dispositivo. Incluso la textura de las inserciones de papel es importante para Apple. Cada aspecto del empaque del iPhone se ha diseñado meticulosamente para brindar una experiencia estética agradable.

Cuando se trata de la edición del genoma, un buen embalaje es aún más crucial.

En un artículo reciente de la revista Naturaleza , un equipo de bioingenieros aquí en la Universidad de Washington describe un nuevo tipo de empaque construido para proteger el material genético, específicamente ARN. Este envase de diseño consta de proteínas que se autoensamblan en nanoestructuras similares a un balón de fútbol conocidas como cápsides. Estas diminutas partículas encapsulan el ARN, lo que le permite moverse por el cuerpo de los ratones durante horas sin degradarse, evitando uno de los mayores desafíos para la edición genética exitosa.

Entrega de material genético

Mover material genético (ADN o ARN) por todo el cuerpo, o dirigirlo a órganos y tejidos específicos, es un desafío clave en la edición del genoma humano. Además de tecnología como CRISPR, que corta físicamente el ADN, Algunas terapias génicas que pueden salvar vidas requerirán la inserción de nuevos elementos genéticos que sirvan como plantillas para la reparación. Pero estos planos genéticos enfrentan condiciones peligrosas una vez que ingresan al cuerpo.

Debido a que las infecciones mortales a menudo comienzan cuando el material genético no deseado de un patógeno ingresa a nuestras células, nuestros cuerpos han desarrollado formas sofisticadas de detectar y destruir rápidamente moléculas de ADN y ARN extrañas. En pocas palabras:el material genético desprotegido no se queda por mucho tiempo. De hecho, El propio CRISPR evolucionó en bacterias para realizar precisamente esta función de búsqueda y destrucción antes de que los científicos lo eligieran como una herramienta de edición de genes.

Los biotecnólogos conocen este problema de administración desde hace algún tiempo. La mayoría de los investigadores han recurrido a lo que podría parecer una solución sorprendente:virus diseñados.

Los virus contienen su propio material genético que insertan o inyectan para infectar una célula. Si los virus pueden rediseñarse para transmitir material genético especificado por humanos a las células de los pacientes sin enfermarlos también, el pensamiento va entonces tal vez podrían servir como empaquetado físico para nuevos fragmentos terapéuticos de ADN o ARN.

El virus más popular para transportar moléculas a las células humanas en la actualidad es el virus adenoasociado, o AAV. Este virus no solo es un favorito de la investigación de laboratorio, la Administración de Alimentos y Medicamentos está preparada para aprobar una terapia génica pionera que la emplea después de que ensayos clínicos recientes revelaron que los AAV diseñados podrían ayudar a restaurar de manera segura la vista limitada a los ciegos. Pero, nota de los expertos, este virus benigno no es una solución perfecta al problema de la entrega de genes.

Una solución libre de virus

Usar un virus reutilizado para entregar una carga útil genética personalizada es un poco como usar una caja reutilizada para entregar un nuevo iPhone. Puede funcionar pero puede que no dé los mejores resultados. La mercancía puede llegar dañada o no llegar, y los virus reutilizados también pueden inflamar el sistema inmunológico. Los investigadores todavía están tratando de descubrir cómo modificarlos para que se comporten de manera segura y predecible.

En lugar de comenzar con un complejo, virus difíciles de modificar, mis colegas aquí en el Instituto de Diseño de Proteínas comenzaron su trabajo con una cápside de proteína de diseño relativamente simple. Este recipiente vacío aún no contenía ARN.

El equipo utilizó un diseño de proteínas guiado por computadora y una evolución de laboratorio artificial para crear una estructura de encapsulación adecuada. Pudieron producir una nanoestructura que envuelve los planos de ARN a una velocidad comparable a los AAV mejor diseñados.

Empezar, modificaron la superficie interior de una cápside diseñada por computadora para que el ARN pudiera adherirse a ella. Esto introdujo algo de material genético en su interior, pero no le proporcionó mucha protección. Al mutar esta versión de la cápside en el laboratorio y seleccionar los mutantes con mejor rendimiento, pudieron perfeccionarse en nuevas versiones que empaquetaban aún más ARN, lo protegió, y persistió dentro de la sangre de ratón (un ambiente hostil para proteínas y ARN extraños).

En otras palabras, el equipo hizo uso de una de las estrategias favoritas de la naturaleza:la evolución.

"Nos sorprendió que funcionara tan bien, para ser sincero, "dijo Gabe Butterfield, un autor principal del estudio. "La evolución pudo dar con una pequeña cantidad de mutaciones que hicieron grandes mejoras en propiedades complejas [como persistir en la sangre de ratón]".

Hacia la terapia génica

Marc Lajoie, otro autor principal, es optimista sobre el futuro de estas cápsides de diseño, pero cree que están "bastante lejos" de su uso en pacientes.

"Ciertamente tenemos mucho trabajo por delante, ", dijo Lajoie. Pero con este enfoque de dos vertientes que combina la capacidad de los virus para evolucionar con las habilidades de la biotecnología moderna para diseñar nanomateriales sintéticos, tienen sus miras a largo plazo puestas en la ingeniería de moléculas que "entregan diversas cargas [que van desde] desde fármacos de moléculas pequeñas hasta ácidos nucleicos y proteínas" dentro de los cuerpos humanos.

Con teléfonos inteligentes, Los envases bien diseñados desempeñan un papel estético de apoyo. Pero si la terapia génica se convertirá en un elemento fijo de la medicina en el siglo XXI, Los envases innovadores pueden ser esenciales.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.