La inserción de material genético en el cuerpo para tratar enfermedades causadas por mutaciones genéticas puede funcionar, dicen los científicos, pero llevar esos materiales al lugar correcto de manera segura es complicado.

Los científicos informan hoy en la revista Avances de la ciencia que las nanopartículas a base de lípidos que diseñaron, llevando dos juegos de instrucciones para la elaboración de proteínas, demostró en estudios con animales que tienen el potencial de funcionar como terapias para dos trastornos genéticos.

En un experimento, las nanopartículas que contienen carga útil provocaron la producción de la proteína de coagulación faltante en ratones que son modelos para la hemofilia. En otra prueba, La carga de las nanopartículas redujo el nivel de activación de un gen que, cuando está hiperactivo, interfiere con la eliminación del colesterol del torrente sanguíneo.

Cada nanopartícula contenía un ARN mensajero aplicable:moléculas que traducen la información genética en proteínas funcionales.

"Demostramos dos aplicaciones para nanomateriales similares a lípidos que entregan su carga de manera efectiva, adecuadamente biodegradables y bien tolerados, "dijo Yizhou Dong, autor principal del estudio y profesor asociado de farmacia y farmacología en la Universidad Estatal de Ohio.

"Con este trabajo, hemos reducido los posibles efectos secundarios y la toxicidad, y han ampliado la ventana terapéutica. Esto nos da confianza para realizar estudios en modelos animales más grandes y ensayos clínicos futuros ".

Este trabajo se basa en una colección de compuestos esféricos similares a lípidos que Dong y sus colegas habían desarrollado previamente para entregar ARN mensajero. Esta línea de partículas se diseñó para atacar trastornos que involucran genes que se expresan en el hígado.

El equipo experimentó con varios cambios estructurales en esas partículas, agregando efectivamente "colas" de diferentes tipos de moléculas, antes de aterrizar en la estructura que hacía que los materiales fueran más estables. Los pequeños compuestos tienen un gran trabajo que hacer:embarcarse en un viaje a través del torrente sanguíneo, llevar moléculas a la ubicación objetivo, liberando la concentración ideal de carga de ARN mensajero en el momento preciso y degradado de forma segura.

Las pruebas en ratones sugirieron que estas partículas podrían hacer precisamente eso.

Los investigadores inyectaron nanopartículas que contienen ARN mensajero con las instrucciones para producir una proteína llamada factor VIII humano en el torrente sanguíneo de ratones normales y modelos de ratones para la hemofilia. Una deficiencia de esta proteína, que permite que la sangre se coagule, causa el trastorno hemorrágico. Dentro de las 12 horas, los ratones deficientes produjeron suficiente factor VIII humano para alcanzar el 90 por ciento de la actividad normal. Una revisión de los órganos tanto de ratones con deficiencia de proteínas como de ratones normales mostró que el tratamiento no causó daño a los órganos.

"Puede ser útil pensar en esto como una terapia de reemplazo de proteínas, "Dijo Dong.

En el segundo experimento, Los nanomateriales se cargaron con dos tipos de instrucciones:ARN mensajero que lleva el código genético para un editor de base de ADN, y un ARN guía para asegurarse de que las ediciones ocurrieron en un gen específico en el hígado llamado PCSK9. Se sabe que docenas de mutaciones que aumentan la actividad de este gen causan colesterol alto al reducir la eliminación del colesterol del torrente sanguíneo.

Los análisis mostraron que el tratamiento resultó en la mutación deseada de aproximadamente el 60 por ciento de los pares de bases diana en el gen PCSK9, y determinó que solo se necesitaba una dosis baja para producir un alto efecto de edición.

Dong reconoció a los socios académicos y de la industria por ayudar a avanzar en este trabajo. Los coautores correspondientes incluyen a Denise Sabatino del Children's Hospital of Philadelphia y Delai Chen de Beam Therapeutics, con sede en Boston. que brindó experiencia en hemofilia y edición de bases de ADN, respectivamente.

Dong y el primer autor Xinfu Zhang son inventores de las solicitudes de patente presentadas por el estado de Ohio relacionadas con las nanopartículas similares a los lípidos. Esta tecnología ha sido autorizada para un mayor desarrollo clínico.