La nueva tecnología está un paso más cerca de la terapia génica dirigida
Múltiples sitios de la cápside de AAV están diseñados para adquirir especificidad cerebral mientras se alejan del hígado en ratones después de la selección in vivo. A la izquierda, los sitios de ingeniería en la cápside y el monómero de AAV se representan en púrpura y verde, mientras que a la derecha se representa la expresión transgénica (que se muestra en verde) en el cerebro y el hígado de los ratones. Las barras de escala son de 2 mm. Crédito: Goertsen, Flytzanis, Goeden et al., Gradinaru Lab en Caltech; Nature Neuroscience
La terapia génica es una poderosa tecnología en desarrollo que tiene el potencial de tratar innumerables enfermedades. Por ejemplo, la enfermedad de Huntington, un trastorno neurodegenerativo, es causado por una mutación en un solo gen, y si los investigadores pudieran entrar en células específicas y corregir ese defecto, teóricamente esas células podrían recuperar su función normal.
Sin embargo, un gran desafío ha sido crear los «vehículos de entrega» correctos que puedan llevar genes y moléculas a las células que necesitan tratamiento, evitando las células que no lo necesitan.
Ahora, un equipo dirigido por investigadores de Caltech ha desarrollado un sistema de administración de genes que puede dirigirse específicamente a las células cerebrales evitando el hígado. Esto es importante porque una terapia génica destinada a tratar un trastorno en el cerebro, por ejemplo, también podría tener el efecto secundario de crear una respuesta inmunitaria tóxica en el hígado, de ahí el deseo de encontrar vehículos de administración que solo vayan a su objetivo previsto. Los hallazgos se mostraron en modelos de ratones y titíes, un paso importante hacia la traducción de la tecnología a los humanos.
Un artículo que describe los nuevos hallazgos aparece en la revista Nature Neuroscience el 9 de diciembre. La investigación fue dirigida por Viviana Gradinaru, profesor de neurociencia e ingeniería biológica de Caltech y director del Centro de Neurociencia Molecular y Celular.
La clave de esta tecnología es el uso de virus adenoasociados, o AAV, que durante mucho tiempo se han considerado candidatos prometedores para su uso como vehículos de entrega. Durante millones de años de evolución, los virus han desarrollado formas eficientes de obtener acceso a las células humanas y, durante décadas, los investigadores han estado desarrollando métodos para aprovechar las capacidades de los virus, similares a las de los caballos de Troya, para beneficio humano.
Los AAV están hechos formado por dos componentes principales: una capa exterior, llamada cápside, que se construye a partir de proteínas; y el material genético encerrado dentro de la cápside. Para usar los AAV recombinantes para la terapia génica, los investigadores extraen el material genético del virus de la cápside y lo reemplazan con la carga deseada, como un gen particular o información de codificación para pequeñas moléculas terapéuticas.
«Los AAV recombinantes se eliminan de la capacidad de replicación, lo que deja una herramienta poderosa que está diseñada biológicamente para ingresar a las células», dice el estudiante graduado David Goertsen, coautor del artículo. «Podemos aprovechar esa biología natural para derivar herramientas especializadas para la investigación en neurociencia y la terapia génica».
La forma y composición de la cápside es una parte crítica de cómo el AAV ingresa a una célula. Los investigadores del laboratorio de Gradinaru han estado trabajando durante casi una década en la ingeniería de cápsidas de AAV que cruzan la barrera hematoencefálica (BBB) y en el desarrollo de métodos para seleccionar a favor y en contra de ciertos rasgos, lo que da como resultado vectores virales más específicos para ciertos tipos de células dentro del cerebro.
En el nuevo estudio, el equipo desarrolló cápsides de cruce BBB, con una en particular AAV.CAP-B10 que es eficiente para ingresar a las células cerebrales, específicamente las neuronas, mientras evita muchos objetivos sistémicos, incluido el hígado células. Es importante destacar que se demostró que tanto la especificidad neuronal como la disminución de la focalización en el hígado ocurren no solo en ratones, un animal de investigación común, sino también en titíes de laboratorio.
«Con estas nuevas cápsidas, la comunidad de investigación ahora puede probar múltiples genes estrategias de terapia en roedores y titíes y acumular la evidencia necesaria para llevar tales estrategias a la clínica», dice Gradinaru. «El tropismo neuronal y la disminución de la focalización en el hígado para las que pudimos diseñar las cápsidas de AAV son características importantes que podrían conducir a opciones de tratamiento más seguras y efectivas para los trastornos cerebrales».
El desarrollo de una variante de la cápside de AAV que funciona bien en primates no humanos es un paso importante hacia la traducción de la tecnología para su uso en humanos, ya que las variantes anteriores de las cápsidas de AAV no han tenido éxito en primates no humanos. El enfoque sistemático in vivo del laboratorio de Gradinaru, que utiliza un proceso llamado evolución dirigida para modificar las cápsidas de AAV en múltiples sitios, ha tenido éxito en la producción de variantes que pueden cruzar las BBB de diferentes cepas de ratones y, como se muestra en este estudio, en titíes.
«Los resultados de esta investigación muestran que la introducción de diversidad en múltiples ubicaciones en la superficie de la cápside de AAV puede aumentar la eficiencia de la expresión transgénica y la especificidad neuronal», dice Gradinaru. «El poder de la ingeniería AAV para conferir nuevos tropismos y especificidad tisular, como mostramos para el cerebro frente al hígado, ha ampliado la investigación potencial y las aplicaciones preclínicas que podrían permitir nuevos enfoques terapéuticos para las enfermedades del cerebro».
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Dirigirse a múltiples tipos de células cerebrales a través de cápsides virales diseñadas Más información: David Goertsen et al, variantes de la cápside AAV con expresión transgénica en todo el cerebro y disminución de la orientación hepática después de la administración intravenosa en ratón y tití, Nature Neuroscience (2021). DOI: 10.1038/s41593-021-00969-4 Información de la revista: Nature Neuroscience
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de California Cita: La nueva tecnología está un paso más cerca del objetivo terapia génica (9 de diciembre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-technology-closer-gene-therapy.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.