En experimentos con ratas y ratones, dos científicos de Johns Hopkins, un ingeniero y un oftalmólogo, informan del uso exitoso de nanopartículas para administrar terapia génica para la enfermedad ocular cegadora. Una molécula grande diseñada de forma única permite a los investigadores compactar grandes haces de ADN terapéutico para administrarlos a las células del ojo.

La investigación, descrito el 3 de julio en Avances de la ciencia , proporciona evidencia del valor potencial de la terapia génica administrada por nanopartículas para tratar la degeneración macular húmeda relacionada con la edad, una enfermedad ocular caracterizada por un crecimiento anormal de los vasos sanguíneos que daña el tejido sensible a la luz en la parte posterior del ojo, así como más raras, Enfermedades cegadoras hereditarias de la retina.

Muchos enfoques de terapia génica dependen de vectores virales, que utilizan la capacidad natural de un virus para transportar material genético a las células. Sin embargo, los virus crean una respuesta inmune, que evita la repetición de la dosis, y el más utilizado para la terapia génica ocular no puede llevar genes grandes.

"Algunas de las degeneraciones retinianas heredadas más prevalentes se deben a mutaciones en genes grandes que simplemente no pueden encajar en el vector viral más comúnmente utilizado, "dice Peter Campochiaro, MARYLAND., el profesor Eccles de Oftalmología en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, y miembro del Instituto de Ojos Wilmer de Medicina de Johns Hopkins.

Para superar tales limitaciones, Campochiaro y Jordan Green, Doctor., desarrolló un nuevo enfoque que involucra un polímero biodegradable que rodea y compacta largos tramos de ADN, creando nanopartículas que pueden ingresar a las células. Esta tecnología permite a los investigadores convertir las células del ojo en minifactorías para una proteína terapéutica.

Para probar primero si las nanopartículas podrían alcanzar sus células objetivo, los investigadores cargaron las nanopartículas con un gen para una proteína fluorescente que hace que las células se iluminen como una barra luminosa.

Esta molécula brillante permitió a los investigadores determinar la ubicación, cantidad y duración de la expresión génica que se puede lograr con las nanopartículas.

Descubrieron que incluso ocho meses después del tratamiento, la mayoría de las células sensibles a la luz en los ojos de las ratas brillaban, mostrando que las nanopartículas depositaron eficazmente el gen fluorescente en las células.

Próximo, los investigadores establecieron un experimento similar, esta vez usando las nanopartículas para transportar un gen biológicamente relevante al ojo. Cargaron las nanopartículas con un gen para el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), que es responsable del crecimiento de vasos sanguíneos anormales en personas con degeneración macular húmeda.

Los investigadores inyectaron en los ojos de 30 ratas las nanopartículas que portaban el gen VEGF y determinaron los efectos en la retina. dos y cinco meses después de la inyección. Un mes después de la inyección, cada rata analizada había desarrollado vasos sanguíneos anormales debajo y dentro de la retina, como los observados en pacientes con degeneración macular húmeda. Los vasos sanguíneos anormales eran más extensos a los dos y cinco meses después de la inyección, y había cicatrices asociadas debajo de la retina similares a las observadas en la degeneración macular húmeda crónica no tratada.

"Estos resultados muestran que los genes entregados por nanopartículas permanecieron activos dentro de las células durante varios meses, "dice Campochiaro.

Finalmente, para probar la capacidad de una nanopartícula para administrar un gen terapéutico para la enfermedad, los investigadores utilizaron ratones modificados genéticamente para desarrollar una forma de degeneración macular húmeda similar a la de los humanos. Los investigadores cargaron nanopartículas con un gen que produce una proteína que neutraliza el VEGF.

En la actualidad, los médicos inyectan proteínas que bloquean las proteínas VEGF en los ojos de personas con degeneración macular, un tratamiento que ayuda a controlar el crecimiento excesivo de anormalidades, vasos sanguíneos con fugas. Pero este procedimiento debe repetirse con frecuencia y es oneroso para los pacientes y sus cuidadores.

Tres semanas después de inyectar nanopartículas que contienen el gen de la proteína anti-VEGF, los ratones tuvieron una reducción del 60% en los vasos sanguíneos anormales en comparación con los ratones de control. El mismo efecto se observó 35 días después.

"Estos resultados son muy prometedores, "dice Jordan Green, Doctor., profesor de ingeniería biomédica en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Tenemos la capacidad de llegar a las células más afectadas por la enfermedad ocular degenerativa con tratamientos no virales que pueden permitir que el ojo cree sus propias terapias sostenidas".

Se estima que 1,6 millones de personas en los EE. UU. Con degeneración macular reciben medicamentos inyectados en el ojo cada cuatro a seis semanas. Un tratamiento de terapia génica podría proporcionar una forma para que el tejido del ojo evite un mayor deterioro de la visión con tan solo unos pocos tratamientos iniciales. Las enfermedades genéticas que causan ceguera podrían tratarse de manera similar, mediante la introducción de versiones funcionales de genes que las mutaciones heredadas han desactivado.