La nanotecnología puede mejorar la terapia génica para la ceguera


Utilizando la nanotecnología que permitió las vacunas COVID-19 basadas en ARNm, un nuevo enfoque de la terapia génica puede mejorar la forma en que los médicos tratan las formas hereditarias de ceguera.


por la Universidad de Ciencias y Salud de Oregón


Un equipo colaborativo de investigadores con la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón y la Universidad Estatal de Oregón ha desarrollado un enfoque que utiliza nanopartículas de lípidos (pequeñas bolas de grasa fabricadas en laboratorio) para entregar hebras de ácido ribonucleico mensajero, o ARNm, dentro del ojo. Para tratar la ceguera, el ARNm se diseñará para crear proteínas que editen mutaciones genéticas que dañan la visión.

En un estudio publicado hoy en Science Advances , el equipo demuestra cómo su sistema de administración de nanopartículas de lípidos se dirige a las células sensibles a la luz en el ojo, llamadas fotorreceptores, tanto en ratones como en primates no humanos . Las nanopartículas del sistema están recubiertas con un péptido que los investigadores identificaron como atraído por los fotorreceptores.

«Nuestro péptido es como un código postal , y las nanopartículas de lípidos son similares a un sobre que envía terapia génica por correo», explicó el autor correspondiente del estudio, Gaurav Sahay, Ph.D., profesor asociado en la Facultad de Farmacia de la OSU. quien también tiene una cita de investigación conjunta en el OHSU Casey Eye Institute. «El péptido garantiza que el ARNm se entregue con precisión a los fotorreceptores, células a las que hasta ahora no hemos podido dirigirnos con nanopartículas de lípidos».

«Más de 250 mutaciones genéticas se han relacionado con enfermedades hereditarias de la retina, pero solo una tiene una terapia génica aprobada», agregó la coautora del estudio Renee Ryals, Ph.D., profesora asistente de oftalmología en la Facultad de Medicina de OHSU y profesora científico del Instituto de Ojos Casey de OHSU. «Mejorar las tecnologías utilizadas para la terapia génica puede proporcionar más opciones de tratamiento para prevenir la ceguera. Los hallazgos de nuestro estudio muestran que las nanopartículas de lípidos podrían ayudarnos a hacer precisamente eso».

En 2017, la Administración de Alimentos y Medicamentos aprobó la primera terapia génica para tratar una forma hereditaria de ceguera. Muchos pacientes han experimentado una mejor visión y se han librado de la ceguera después de recibir la terapia, que se vende bajo la marca Luxturna. Utiliza una versión modificada del virus adenoasociado, o AAV, para administrar moléculas de revisión de genes.

Las terapias génicas actuales se basan en gran medida en AAV, pero tiene algunas limitaciones. El virus es relativamente pequeño y no puede contener físicamente maquinaria de edición de genes para algunas mutaciones complejas. Y la terapia génica basada en AAV solo puede entregar ADN, lo que da como resultado la creación continua de moléculas de edición de genes que pueden conducir a ediciones genéticas no deseadas.

Las nanopartículas de lípidos son una alternativa prometedora porque no tienen restricciones de tamaño como AAV. Además, las nanopartículas de lípidos pueden entregar ARNm, que solo mantiene activa la maquinaria de edición de genes durante un corto período de tiempo, por lo que podría evitar ediciones fuera del objetivo. El potencial de las nanopartículas lipídicas se demostró aún más con el éxito de las vacunas COVID-19 basadas en ARNm, que también usan nanopartículas lipídicas para administrar ARNm. También fueron las primeras vacunas en ser autorizadas para el COVID-19 en Estados Unidos, gracias a la velocidad y volumen con el que se pueden fabricar.

En este estudio, Sahay, Ryals y sus colegas demostraron que una capa de nanopartículas lipídicas cubiertas de péptidos puede dirigirse hacia las células fotorreceptoras en la retina, el tejido en la parte posterior del ojo que permite la vista. Como primera prueba de concepto, se colocó ARNm con instrucciones para producir proteína fluorescente verde dentro de nanopartículas.

Después de inyectar este modelo de terapia génica basado en nanopartículas en los ojos de ratones y primates no humanos, el equipo de investigación utilizó una variedad de técnicas de imagen para examinar los ojos tratados. El tejido de la retina de los animales brilló de color verde, lo que ilustra que la capa de nanopartículas lipídicas llegó a los fotorreceptores y que el ARNm que entregó entró con éxito en la retina y creó una proteína fluorescente verde. Esta investigación marca la primera vez que se sabe que las nanopartículas de lípidos tienen fotorreceptores dirigidos en un primate no humano.

Los científicos están trabajando actualmente en una investigación de seguimiento para cuantificar la cantidad de proteína verde fluorescente que se expresa en modelos de retina animal. También están trabajando para desarrollar una terapia con ARNm que lleve el código de las moléculas de edición de genes.

Sahay y Ryals continuarán desarrollando su sistema de administración de terapia génica de nanopartículas con el apoyo de una nueva subvención de $3,1 millones del Instituto Nacional del Ojo de los Institutos Nacionales de Salud.

Más información: Marco Herrera-Barrera et al, Nanopartículas lipídicas guiadas por péptidos entregan ARNm a la retina neural de roedores y primates no humanos, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add4623 . www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add4623