(PhysOrg.com) - Hace unos cinco años, La profesora Janet Sawicki del Instituto Lankenau en Pensilvania leyó un artículo sobre nanopartículas desarrollado por Robert Langer del MIT para terapia génica, la inserción de genes en células vivas para el tratamiento de enfermedades. Sawicki estaba trabajando en el tratamiento del cáncer de ovario mediante la entrega, a través de virus, del gen de la toxina de la difteria, que mata las células tumorales.

“Estuve trabajando con adenovirus para entregar ADN, y tenía algunos problemas al usarlos, ”Dice Sawicki. “El problema con los virus es que pueden producir una respuesta inmune grave en el huésped, que puede ser letal ".

Después de leer sobre las nanopartículas, Sawicki envió un correo electrónico a Langer, un profesor del Instituto del MIT e ingeniero químico, para informarse sobre el lanzamiento de un proyecto de terapia génica con las nanopartículas. "Pensé que serían perfectos para lo que estaba tratando de hacer, ”Recuerda. La colaboración resultante ha dado lugar a un tratamiento potencial prometedor para el cáncer de ovario, una de las formas más letales de cáncer. Este verano, Los dos laboratorios informaron que la terapia génica administrada por nanopartículas suprimió con éxito el crecimiento de tumores de ovario en ratones.

Las nanopartículas, hecho de polímeros biodegradables, ofrecen la oportunidad de superar uno de los mayores obstáculos para hacer realidad la promesa de la terapia génica:los virus que se utilizan a menudo para transportar genes al cuerpo pueden poner en peligro a los pacientes. Es más, las partículas creadas en el laboratorio de Langer ahora rivalizan con la eficiencia de los virus en la entrega de su carga útil de ADN.

Se necesitan más pruebas para confirmar la seguridad de las partículas en humanos, pero por ser sintéticos, hay menos posibilidades de que provoquen una respuesta inmunitaria dañina, dice Daniel Anderson, un científico investigador en el laboratorio de Langer.

Un virus artificial

Hay casi 1, 000 ensayos clínicos en curso en los Estados Unidos relacionados con la terapia génica, para enfermedades como el cáncer, enfermedades cardiovasculares y trastornos neurológicos. Sin embargo, no se han aprobado tratamientos de terapia génica en los Estados Unidos.

Virus el vehículo de administración de genes más utilizado, son una elección lógica, ya que los virus están diseñados para inyectar su propio ADN en las células huésped. Pero después de la muerte en 1999 de un estudiante de secundaria inscrito en un ensayo de terapia génica en la Universidad de Pensilvania, algunos investigadores cambiaron su enfoque hacia los portadores no virales.

Anderson inició el proyecto de nanopartículas en el laboratorio de Langer hace unos 10 años, poco después de terminar su doctorado en reparación del ADN bacteriano. Aunque Anderson encontró el tema de su tesis "científicamente interesante, no tuvo una sensación de impacto inmediato para mí. Quería ver si podía acercarme a la medicina ". Consiguió la ayuda del químico David Lynn, un becario postdoctoral en el laboratorio de Langer, ahora profesor en la Universidad de Wisconsin, para construir largas cadenas de polímeros biodegradables (moléculas grandes compuestas por subunidades repetidas) conocidas como poli (beta-amino ésteres).

Cuando estos polímeros sintéticos se mezclan con ADN, se ensamblan espontáneamente para formar nanopartículas. El complejo polímero-ADN puede actuar como un virus artificial, entrega de ADN funcional cuando se inyecta en o cerca del tejido objetivo.

Hay infinitas secuencias posibles para tales polímeros, y pequeñas variaciones pueden hacer que un polímero sea más o menos eficaz en el suministro de ADN. Anderson y otros en el laboratorio de Langer han desarrollado una forma de automatizar tanto la producción de una gran cantidad de partículas con ligeras variaciones como las técnicas de detección utilizadas para determinar la efectividad de las partículas.

“En lugar de intentar hacer el polímero perfecto, hacemos miles, ”Dice Anderson. Eso aumenta las probabilidades de que los investigadores den con una nanopartícula que haga lo que quieren.

"Si puedes probar una o dos cosas cada seis meses, puede llevar un tiempo encontrar algo que funcione. Pero si puedes probar decenas de miles de cosas, sus posibilidades de éxito son mucho mayores, y eso es cierto para cualquier lugar, ”Dice Langer.

Mejorando la eficiencia

One drawback to non-viral vectors is that they are not as efficient as viruses at integrating their DNA payload into the target cell’s genome, says Leaf Huang, professor in the School of Pharmacy at the University of North Carolina. Sin embargo, in the past several years, advances by Langer and others have improved that efficiency by several orders of magnitude.

“Non-viral vectors are now comparable to viral vectors, en algunos casos, ” says Huang, whose research focuses on delivering genes surrounded by a fatty membrane. “They have come a long way compared to 10 years ago.”

Both viral and non-viral methods could eventually prove useful and safe, says gene therapy researcher Katherine High, who is part of a team that recently used viral gene therapy to restore some sight to children suffering from a congenital retinal disease.

“It’s been a slow road, ” says High, a professor at the University of Pennsylvania Medical School, but over the past 20 years scientists have made much progress in managing the safety issues posed by viral vectors.

The ovarian cancer treatment developed at MIT and the Lankenau Institute has been successful in animal studies but is not yet ready for clinical trials. Such trials could get under way in a year or two, says Anderson. Mientras tanto, he and others in Langer’s lab are exploring other uses for their nanoparticles. Last month, the researchers reported using the particles to boost stem cells’ ability to regenerate vascular tissue (such as blood vessels) by equipping them with genes that produce extra growth factors.

“We’ve had success with gene delivery using these nanoparticles, so we thought they might be a safer, temporary way to modify stem cells, ” says Anderson.

Provided by Massachusetts Institute of Technology (news :web)