Un equipo de investigadores del IOCB Praga dirigido por el profesor Michal Hocek ha desarrollado un método novedoso para preparar ácido ribonucleico (ARN) que contiene bases modificadas. El uso innovador de ADN polimerasas diseñadas, enzimas comúnmente utilizadas para la síntesis de ADN, condujo al desarrollo de un método general para la síntesis de ARN modificado solo en sitios seleccionados o incluso ARN que contiene diversas modificaciones en todos los componentes básicos de los nucleótidos.
Esto abre la puerta a aplicaciones en biología química y, en una perspectiva más amplia, en la terapia de enfermedades hasta ahora incurables. El artículo fue publicado en la revista Nature Communications. .
Los investigadores utilizaron dos ADN polimerasas modificadas artificialmente que se sabe que son capaces de sintetizar ARN. En la naturaleza, las ADN polimerasas sintetizan únicamente ADN, mientras que las ARN polimerasas producen ARN. El equipo de Hocek ha desarrollado un procedimiento para preparar ARN modificado con importantes ventajas sobre el método comúnmente disponible, la transcripción in vitro con ARN polimerasa viral T7, que, por ejemplo, se utiliza en la producción de conocidas vacunas de ARNm.
Las ADN polimerasas modificadas pueden incorporar prácticamente cualquier modificación en cualquier secuencia de ARN, incluso sólo en sitios específicos seleccionados, precisamente donde se requiere la modificación dada. La ARN polimerasa T7 comúnmente utilizada sólo puede incorporar la base modificada en todas las posiciones del ARN, pero no en una ubicación designada con precisión. Por lo tanto, si el ARN requiere una modificación específica del sitio, la transcripción in vitro clásica falla y se necesita un método diferente.
Y eso es exactamente lo que ha desarrollado el equipo de IOCB, un método que en muchos aspectos es comparable a la transcripción in vitro comúnmente utilizada, al tiempo que elimina la mayoría de sus dificultades y ofrece posibilidades completamente nuevas. Ahora se pueden preparar varias sondas de ARN específicas para el estudio de la biología del ARN, que es un tema muy candente en la actualidad. Sin embargo, a largo plazo, las aplicaciones terapéuticas son muy prometedoras, especialmente para las terapias de ARNm.
Los investigadores eligieron dos posiciones específicas en el ARNm para realizar modificaciones y descubrieron que conducían a un aumento significativo en la producción de determinadas proteínas. Esta es una excelente noticia para el desarrollo de posibles fármacos de ARNm. Si el ARNm modificado de esta manera pudiera introducirse en las células, sería posible desencadenar la producción de una proteína de la que el organismo carece o que está defectuosa.
"Nuestro método puede conducir al desarrollo de terapias para el tratamiento de muchas enfermedades, incluido el cáncer y algunas enfermedades genéticas causadas por una proteína que no funciona correctamente o que falta. Permite reemplazar una proteína faltante o que funciona mal", dice Hocek. "La terapia con ARN es una tecnología poderosa y puede surgir como una de las principales direcciones del desarrollo de fármacos en los próximos diez años".
El desafío es cómo garantizar que haya la cantidad justa de proteína (ni escasa ni excesiva) en el momento justo. En la mayoría de los casos, si hay demasiadas determinadas proteínas, son perjudiciales para el organismo. Es por eso que el ARNm se descompone rápidamente de forma natural en la célula y todo el proceso está regulado muy finamente por el cuerpo.
Según Hocek, su método no sustituirá a la clásica transcripción in vitro. Sin embargo, si es necesario que se produzcan modificaciones específicas sólo en sitios de ARN seleccionados, entonces la ventaja recaerá en el nuevo método de IOCB Praga.
Más información: Mária Brunderová et al, Producción conveniente de ARN hipermodificado o marcado con nucleobases específicas con ADN polimerasas termofílicas diseñadas, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47444-9
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por Instituto de Química Orgánica y Bioquímica del CAS