RNA dirigido por nanopartículas puede desarrollarse como un nuevo tratamiento del cáncer.

RNAi dirigido por nanopartículasNoticia obtenida del MIT News, 11 de Mayo de 2014.

El RNA de Interferencia (RNAi) es una técnica que puede desactivar genes específicos en el interior de las células vivas. Tiene un gran potencial para el tratamiento de muchas enfermedades causadas por genes defectuosos, sin embargo, hasta la fecha, ha sido difícil para los científicos encontrar maneras seguras y eficaces de liberar RNA que bloquee genes de objetivos concretos.

Hasta este momento, los investigadores han conseguido los mejores resultados de RNAi dirigido frente a enfermedades del hígado, en parte debido a que es un destino natural para las nanopartículas. Pero ahora, en un estudio que aparece en la edición del 11 de mayo de la revista Nature Nanotechnology, un equipo liderado por el MIT ha alcanzado el más potente “silenciamiento de genes” en tejidos no hepáticos obtenido hasta la fecha.

Mediante el uso de nanopartículas diseñadas y proyectadas para la liberación de hebras cortas de RNA llamadas siRNA, los investigadores fueron capaces de dirigir RNAi a las células endoteliales que forman las paredes de la mayoría de los órganos. Según los investigadores, esto plantea la posibilidad de usar el RNAi para tratar muchos tipos de enfermedades, incluyendo el cáncer y las enfermedades cardiovasculares.

Según Daniel Anderson “Ha habido mucho entusiasmo con la liberación hepática, pero cuando se trata de ampliar el potencial de la terapéutica de RNAi, es importante ser capaces de llegar a otras partes del cuerpo”. Daniel Anderson es Profesor asociado de la Cátedra Samuel A Goldblith de Ingeniería Química, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer, perteneciente al MIT, miembro del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia, y uno de los autores principales del artículo.

Distribución selectiva

El RNAi es un proceso natural, descubierto en 1998, que permite a las células controlar su expresión genética. La información genética es transportada desde el DNA del núcleo a los ribosomas mediante el RNA mensajero. Hebras cortas de RNA, llamadas siRNA, se unen al RNA mensajero que lleva esta información genética evitando que alcance el ribosoma.

Anderson y Langer previamente desarrollaron nanopartículas, ahora en desarrollo clínico, que pueden liberar RNAsi en los hepatocitos. Estas nanopartículas consisten en el recubrimiento de los ácidos nucleicos con materiales grasos llamados lipidoides. Los hepatocitos absorben estas partículas porque se asemejan a las gotitas de grasa que circulan en la sangre después de que se consuma una comida alta en grasas.

“El hígado es un destino natural para las nanopartículas“, dice Anderson. “Eso no significa que sea fácil entregar RNA en el hígado, pero sí que si se inyectan nanopartículas en la sangre, estas tienen propensión a terminar allí”.

Los científicos han tenido cierto éxito liberando RNA en otros órganos distintos al hígado. El equipo del MIT ha querido diseñar un enfoque que pudiera lograr RNAi con dosis más bajas de RNA, lo que podría hacer que el tratamiento fuera más eficaz y más seguro.

Las nuevas partículas del MIT están formados por tres o más esferas concéntricas hechas de cadenas cortas de un polímero modificado químicamente. El RNA estaría empaquetado dentro de cada esfera y liberado una vez que las partículas entran en la célula diana.

El silenciamiento génico

doble hélice de adn

Imagen obtenida gracias a Wikimedia Foundation

Una característica clave del sistema del MIT es que los científicos fueron capaces de crear una “biblioteca” de muchos materiales diferentes y rápidamente evaluar su potencial como agentes de liberación. Se probaron aproximadamente 2400 variantes de partículas, sobre células de cáncer cervical, midiendo la desactivación de un gen codificador de una proteína fluorescente que se había añadido a las células. Posteriormente se probó la más prometedora de estas partículas sobre las células endoteliales para ver si podían interferir con el gen TIE2, que se expresa casi exclusivamente en este tipo de células.

Con aquellas partículas que obtuvieron el mejor rendimiento, los investigadores redujeron la expresión de genes en más de un 50 por ciento, para una dosis de tan sólo 0,20 miligramos por kilogramo de solución – aproximadamente una centésima parte de la cantidad requerida con los vehículos actuales liberadores de RNAi en células endoteliales. También demostraron que podían bloquear hasta cinco genes a la vez mediante la entrega de diferentes secuencias de RNA.

Los mejores resultados se observaron en las células endoteliales de pulmón, pero también se liberó RNA con éxito en riñones y corazón, entre otros órganos. Aunque las partículas penetraron en las células endoteliales del hígado, no consiguieron entrar en los hepatocitos.

“Lo interesante es que al cambiar la química de la nanopartícula cambiamos la liberación en diferentes partes del cuerpo”, dice Anderson.

Para demostrar el potencial de estas técnicas en el tratamiento del cáncer de pulmón, los investigadores utilizaron las nanopartículas para bloquear dos genes implicados en el cáncer de pulmón – el receptor de VEGF 1 y el Dll4, que promueven el crecimiento de los vasos sanguíneos que alimentan estos tumores. Mediante el bloqueo de éstos en las células endoteliales de pulmón, los investigadores fueron capaces de frenar el crecimiento de tumores de pulmón en ratones y también reducir la propagación de los tumores metastásicos.

Masanori Aikawa, profesor asociado de la Facultad de Medicina de Harvard, describe la nueva tecnología como “una contribución monumental” que debe ayudar a los investigadores a desarrollar nuevos tratamientos y aprender más acerca de las enfermedades del tejido endotelial como la aterosclerosis y la retinopatía diabética, que puede causar ceguera.

“Las células endoteliales juegan un papel muy importante en múltiples pasos de muchas enfermedades, desde el inicio hasta la aparición de complicaciones clínicas”, dice Aikawa. ”Este tipo de tecnología nos da una herramienta muy poderosa que puede ayudar a entender estas enfermedades vasculares devastadoras”.

Los investigadores planean probar posibles objetivos adicionales con la esperanza de que estas partículas puedan llegar a ser útiles en tratamientos oncológicos y de otras enfermedades.