Los nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una forma nueva y potencialmente más eficaz de llevar el ARN mensajero (ARNm) a las células. Su enfoque implica empaquetar ARNm dentro de nanopartículas que imitan al virus de la gripe, un vehículo naturalmente eficiente para entregar material genético como el ARN dentro de las células.

Las nuevas nanopartículas de suministro de ARNm se describen en un artículo publicado recientemente en la revista Angewandte Chemie International Edition .

El trabajo aborda un desafío importante en el campo de la administración de fármacos:introducir de forma segura grandes moléculas biológicas de fármacos en las células y protegerlas de los orgánulos denominados endosomas. Estas diminutas burbujas llenas de ácido dentro de la célula sirven como barreras que atrapan y digieren las moléculas grandes que intentan entrar. Para que las terapias biológicas hagan su trabajo una vez que están dentro de la célula, necesitan una forma de escapar de los endosomas.

"Los métodos actuales de administración de ARNm no tienen mecanismos de escape endosómicos muy efectivos, por lo que la cantidad de ARNm que realmente se libera en las células y muestra un efecto es muy baja. La mayoría de ellos se desperdician cuando se administran", dijo el autor principal Liangfang Zhang, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs.

Lograr un escape endosomal eficiente cambiaría las reglas del juego para las vacunas y terapias de ARNm, explicó Zhang. "Si puede obtener más ARNm en las células, esto significa que puede tomar una dosis mucho más baja de una vacuna de ARNm, y esto podría reducir los efectos secundarios y lograr la misma eficacia". También podría mejorar la entrega de pequeños ARN de interferencia (siRNA) en las células, que se utiliza en algunas formas de terapia génica.

En la naturaleza, los virus hacen un muy buen trabajo escapando del endosoma. El virus de la influenza A, por ejemplo, tiene una proteína especial en su superficie llamada hemaglutinina, que cuando es activada por el ácido dentro del endosoma, hace que el virus fusione su membrana con la membrana endosómica. Esto abre el endosoma, lo que permite que el virus libere su material genético en la célula huésped sin destruirlo.

Zhang y su equipo desarrollaron nanopartículas de suministro de ARNm que imitan la capacidad del virus de la gripe para hacer esto. Para hacer las nanopartículas, los investigadores diseñaron células genéticamente en el laboratorio para expresar la proteína hemaglutinina en sus membranas celulares. Luego separaron las membranas de las células, las rompieron en pedazos diminutos y las recubrieron en nanopartículas hechas de un polímero biodegradable que había sido empaquetado previamente con moléculas de ARNm en su interior.

El producto final es una nanopartícula similar al virus de la gripe que puede ingresar a una célula, salir del endosoma y liberar su carga útil de ARNm para hacer su trabajo:instruir a la célula para que produzca proteínas.

Los investigadores probaron las nanopartículas en ratones. Las nanopartículas estaban llenas de ARNm que codificaba una proteína bioluminiscente llamada Cypridina luciferase. Se administraron tanto por la nariz (los ratones inhalaron gotas de una solución que contenía nanopartículas aplicadas en las fosas nasales) como por inyección intravenosa. Los investigadores tomaron imágenes de las narices y analizaron la sangre de los ratones y encontraron una cantidad significativa de señal de bioluminiscencia. Esta fue la evidencia de que las nanopartículas similares al virus de la gripe entregaron efectivamente sus cargas útiles de ARNm en las células in vivo.

Los investigadores ahora están probando su sistema para la entrega de cargas útiles de ARNm y ARNsi terapéuticos. + Explora más

Los investigadores monitorean el ARNm para ayudar a cronometrar su gran escape a la perfección