Investigadores del IOCB de Praga han descubierto un nuevo tipo de sustancias capaces de transportar de forma segura varios tipos de ácidos nucleicos utilizados con fines terapéuticos a las células. desde bloques de construcción básicos hasta largas cadenas de ARN o ADN. La naturaleza universal de su sistema lo distingue de las soluciones existentes y abre la puerta a una amplia variedad de aplicaciones en el tratamiento de enfermedades genéticas, así como en vacunas de ARNm. que se han vuelto populares en los últimos tiempos. Los resultados de su investigación fueron publicados en la revista Materiales funcionales avanzados .

Los ácidos nucleicos ADN y ARN se conocen principalmente como portadores de información genética. En la actualidad, la molécula de ARNm, que forma la base de las vacunas genéticas contra COVID-19, ha generado mucha atención. La molécula de ARNm sirve como una especie de prescripción para la síntesis de una proteína específica, por ejemplo, la proteína de pico del coronavirus, contra lo cual el organismo comienza a producir anticuerpos de forma natural. Esta síntesis tiene lugar dentro de la célula, por lo que la molécula apropiada debe llegar primero allí de manera segura.

"El ARN es una sustancia muy inestable que está sujeta a una rápida degradación. Para poder transportarlo a la célula, debe embalarse para protegerlo del entorno circundante y garantizar su transporte seguro al interior del cuerpo celular. Pero ese no es un problema trivial "explica Klára Grantz Šašková del grupo de Proteasas de Patógenos Humanos en IOCB Praga.

En terapia los lípidos se utilizan en combinación con otras moléculas capaces de agruparse con ARN y crear nanopartículas, en el que el ácido nucleico está protegido de su entorno. Este principio es utilizado por las últimas vacunas de ARNm contra el coronavirus, por ejemplo.

"Debido a que se utilizan varias moléculas de ARN de diferentes tamaños para cada terapia dirigida, hasta ahora ha existido la necesidad de encontrar una composición única de lípidos para cada tipo específico de ARN capaz de empaquetar la molécula, transportarlo a la celda, y luego soltarlo. Es más, un paquete como ese tiene que ser seguro para el cuerpo humano, y eso complica y ralentiza significativamente el desarrollo, "dice Petr Cígler, quien dirige el grupo de Nanoquímica Sintética en IOCB Praga.

Un equipo de investigadores del IOCB de Praga dirigido por Petr Cígler y Klára Grantz Šašková en colaboración con investigadores del Instituto de Genética Molecular de la Academia Checa de Ciencias, Universidad Charles, y el centro BIOCEV han descubierto un nuevo tipo de nanopartículas que, sin modificaciones complicadas adicionales, son capaces de transportar ácidos nucleicos de diferentes longitudes al interior de las células, desde bloques de construcción básicos de ácidos nucleicos y ARNip corto utilizados en terapia genética hasta ARNm y cadenas largas de ADN. Estas nanopartículas, nombrado como XMAN, no son tóxicos para el cuerpo y pueden penetrar fácilmente el cuerpo celular y liberar su carga con una eficiencia comparable para la mayoría de los tipos de ácidos nucleicos.

"Lo que hace que nuestros compuestos sean especiales es que funcionan universalmente. Esto significa que pueden transportar cualquier tipo de ácido nucleico a las células, y lo hacen con una eficiencia muy similar. También son capaces de ingresar de manera segura dentro de las células que son muy difíciles de penetrar. tales como hepatocitos humanos primarios o líneas celulares de varios cánceres hematológicos, que actualmente representan un objetivo terapéutico difícil, "dice Grantz Šašková.

"Otra gran ventaja es su estabilidad a largo plazo a temperaturas relativamente normales. A diferencia de las vacunas de ARNm actualmente en uso, que deben almacenarse a menos 70 grados Celsius, Nuestras nanopartículas se pueden almacenar durante varios meses en un frigorífico normal. "añade Cígler.

La capacidad de transportar moléculas de diferentes tamaños al interior de las células facilita el uso del sistema incluso en terapias genéticas que son muy diferentes entre sí. Además de las vacunas de ARNm, estos incluyen enfermedades como la hemofilia A o la fibrosis quística causadas por la producción insuficiente de una determinada proteína. En esos casos, la molécula de ARNm permite que la célula produzca la proteína faltante.

Las nuevas moléculas también son adecuadas para su uso en el tratamiento de enfermedades causadas por la producción de proteínas patológicas, como ciertas formas de amiloidosis potencialmente mortal, donde los problemas son causados ​​por el mal funcionamiento de la proteína transtiretina. En tales casos, es posible transportar un segmento corto de ARN llamado ARNip (pequeño ARN de interferencia), que al entrar en la célula es capaz de apagar la producción de la proteína dañina o que funciona mal.

La investigación adicional sobre nuevas nanopartículas de lípidos puede conducir a un transporte dirigido a tipos específicos de células, cuales, entre otras cosas, es útil para el desarrollo de vacunas anticáncer personalizadas o fármacos de ARN para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.

El nuevo sistema universal para transportar ácidos nucleicos terapéuticos al interior de las células tiene un gran potencial para el desarrollo de nuevas vacunas y fármacos. Por lo tanto, TECNOLOGÍA IOCB, la oficina subsidiaria de transferencia de tecnología de IOCB Praga, está trabajando intensamente en su comercialización y está negociando con posibles socios de la industria farmacéutica.