Los investigadores de la ETH han desarrollado un nuevo interruptor genético que se puede activar mediante un parche de nitroglicerina disponible comercialmente que se aplica sobre la piel. Un día, los investigadores quieren utilizar interruptores de este tipo para activar terapias celulares para diversas enfermedades metabólicas.
Por Peter Rüegg, ETH de Zúrich
El organismo regula su metabolismo de forma precisa y continua, por ejemplo, mediante células especializadas en el páncreas que controlan constantemente la cantidad de azúcar en sangre. Cuando el nivel de azúcar en sangre aumenta después de una comida, el organismo pone en marcha una cascada de señales para reducirlo.
En las personas que padecen diabetes, este mecanismo regulador ya no funciona como debería. Por ello, los afectados tienen un exceso de azúcar en sangre y necesitan medir su nivel de azúcar en sangre e inyectarse insulina para regularlo. Se trata de un método relativamente impreciso en comparación con el mecanismo del propio organismo.
Dotar a las células de funciones especiales
Martin Fussenegger es catedrático de Biotecnología y Bioingeniería en el Departamento de Ciencias e Ingeniería de Biosistemas de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Basilea). Con esta situación en mente, él y su equipo llevan tiempo trabajando en terapias celulares. Un día, se espera que estas terapias permitan tratar de forma individual y precisa enfermedades metabólicas como la diabetes, o incluso curarlas.
Pero, ¿cómo funcionan estas terapias celulares? En primer lugar, los investigadores modifican células humanas incorporándoles una red de genes que les confieren capacidades especiales. Estas células se implantan bajo la piel, por ejemplo, y la red se activa con un estímulo externo específico.
Un interruptor adecuado es la clave
Para ello, los investigadores han desarrollado en los últimos años varios tipos de interruptores. Algunos pueden controlarse eléctricamente, otros con luz y uno incluso con música del grupo de rock británico Queen.
Los investigadores de Basilea han desarrollado ahora otra variante, que han publicado en la revista Nature Biomedical Engineering .
«Para mí, esta solución es el mejor interruptor genético que mi grupo y yo hemos creado hasta ahora», afirma Fussenegger. El motivo es que el interruptor se puede activar con el principio activo de larga data, la nitroglicerina, y el modo de aplicación (adherir un parche a la piel) es muy sencillo. Los parches correspondientes ya se pueden comprar en diferentes tamaños en cualquier farmacia.
La nitroglicerina se difunde rápidamente desde el parche hacia la piel, donde entra en contacto con un implante que contiene células renales humanas modificadas.
Red activada por óxido nítrico
Estas células interceptan específicamente la nitroglicerina y tienen una enzima incorporada que la convierte en óxido nítrico (NO), una molécula de señalización natural. En el cuerpo, el NO normalmente hace que los vasos sanguíneos se dilaten, lo que lleva a un aumento del flujo sanguíneo. Se descompone en unos pocos segundos y, por lo tanto, solo afecta a una zona muy localizada.
Las células implantadas se modifican para que el NO desencadene la producción y liberación del mensajero químico GLP-1, que a su vez estimula la liberación de insulina por parte de las células beta del páncreas y, de esta manera, regula los niveles de azúcar en sangre. El GLP-1 también provoca una sensación de saciedad, lo que reduce la ingesta de alimentos.
El nuevo interruptor está hecho exclusivamente de componentes humanos, es decir, no contiene componentes de otras especies. «Es una característica nueva y revolucionaria», afirma Fussenegger. Con componentes de otras especies, siempre existe el riesgo de una activación errónea, de interferencias en los procesos propios del organismo o de reacciones inmunitarias. «En este caso, podemos descartar eso».
Todo un arsenal de interruptores
En los últimos 20 años, el profesor de la ETH ha desarrollado varios interruptores genéticos diferentes, algunos de los cuales responden a desencadenantes físicos como la corriente, las ondas sonoras o la luz. ¿Qué tipo tiene más posibilidades de implementarse algún día?
«Los desencadenantes físicos son interesantes porque no necesitamos utilizar moléculas que interfieran con los procesos propios del organismo», afirma el biotecnólogo. Explica que las señales eléctricas son ideales para controlar interruptores y redes genéticas mediante dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos inteligentes o relojes inteligentes, y que luego también se puede incorporar inteligencia artificial.
«Por eso creo que las terapias celulares electrogénicas son las que tienen más posibilidades de implementarse. En cuanto a los interruptores químicos, considero que la nueva solución está en la primera posición», afirma Fussenegger.
Sin embargo, el desarrollo posterior de estas terapias celulares basadas en interruptores genéticos es un proceso complejo y largo. «Desarrollar una terapia celular hasta su comercialización no solo lleva décadas, sino que también requiere mucho personal y recursos suficientes», afirma el investigador. «No hay atajos».
Hasta ahora, el trabajo de Fussenegger se ha centrado principalmente en terapias celulares para la diabetes, que es una de las enfermedades metabólicas más prevalentes del mundo , que afecta a 1 de cada 10 personas. «Esa es la enfermedad modelo con la que trabajamos. Sin embargo, en principio también es posible desarrollar terapias celulares para otras enfermedades metabólicas, autoinmunes o incluso neurodegenerativas; en principio, para todo lo que requiera una regulación dinámica».
Según Fussenegger, muchos fármacos son como un martillo que se utiliza para atacar un problema a ciegas. «Las terapias celulares, en cambio, resuelven el problema de forma similar a como lo hace el organismo», afirma.
Más información: Mohamed Mahameed et al, Cambio genético sensible a la nitroglicerina para la producción a demanda de proteínas terapéuticas, Nature Biomedical Engineering (2025). DOI: 10.1038/s41551-025-01350-7
