Desarrollan un virus artificial que libera fármacos en células diana

• Son complejos de proteínas que penetran en las células como alternativa a virus
• Se usa en terapia génica, que inserta genes con fines terapéuticos
• Las proteínas son biocompatibles, biodegradables y aptas para nanomedicina

Reconstrucción en 3D de secciones en serie de microscopía confocal que muestran nanopartículas ADN-proteína en las que se aprecia el ADN (interno) en azul, y la proteína (externa) en verde.

Un equipo de científicos del Instituto de Biotecnología y Biomedicina (IBB) de la UAB ha creado pequeñas partículas que actúan como virus artificiales que suponen una alternativa al uso de los virus para la terapia génica.

Los complejos de proteínas que han sintetizado son capaces autoensamblarse formando nanopartículas que envuelven fragmentos de ADN, penetran en las células y alcanzan el núcleo de una manera muy eficiente para liberarlos con objetivos terapéuticos, sin riesgo biológico, según informa la UAB.

La terapia génica, que consiste en insertar genes en el genoma con fines terapéuticos, necesita elementos que transfieran estos genes hasta el núcleo de las células.

Una de las posibilidades para llevar a cabo esta transferencia es el uso de virus, pero el mecanismo no está exento de riesgos. Los científicos buscan alternativas a los virus.

Para ello, las nanomedicinas emergentes pretenden imitar las actividades virales en forma de nanopartículas modulables para la entrega de ácidos nucleicos y otros fármacos en las célula diana. Los resultados de la investigación se han publicado en dos artículos en Trends in Biotechnology y Nanomedicine.

Proteínas alternativas a los virus

Entre una gran diversidad de materiales probados por los investigadores, las proteínas son biocompatibles, biodegradables, y además ofrecen una gran variedad de funciones que se puede ajustar por ingeniería genética.

Sin embargo, resulta muy complicado controlar cómo se organizan los bloques de proteínas para formar estructuras más complejas que permitan usarlas para transportar el ADN de manera eficiente, como sucede con los virus.

El grupo del profesor Antonio Villaverde ha descubierto la combinación necesaria para que estas proteínas actúen como virus artificiales. En términos químicos, la clave es una combinación de un péptido catiónico y una hexahistina situados en los extremos amino y caboxi-terminal, respectivamente, de las proteínas modulares.

Envoltura del ADN

Los investigadores de la UAB han demostrado cómo, en presencia de ADN, estos virus artificiales lo envuelven y realizan reajustes estructurales de manera que el ADN queda protegido de agentes externos de manera similar a como los virus naturales protegen el ADN en el interior de una cáscara proteica. Incluso las formas que adoptan las estructuras resultantes recuerda a las de los virus.

“Es importante destacar que esta capacidad de autoensamblaje no depende de la proteína estructural elegida, no parece limitado a un tipo de proteína en particular. Esto abre la posibilidad de seleccionar proteínas que eviten cualquier respuesta inmune después de ser administradas, lo que supone una gran ventaja para su uso terapéutico”, destaca Villaverde.

“Estos virus artificiales son alternativas prometedoras a las nanopartículas proteicas naturales, incluidas los virus, que debido a varias limitaciones, incluyendo la arquitectura rígida y los temas de bioseguridad, pueden resultar menos adecuados para su uso en nanomedicina”, afirma Esther Vázquez, coautora del estudio e investigadora del IBB.

En el caso de la quimioterapia para el tratamiento del cáncer ocurre algo similar a lo que sucede con la terapia génica. Los tratamientos convencionales tienen una toxicidad muy elevada que limita su aplicabilidad.

Por este motivo, los investigadores de la UAB, en colaboración con el profesor Ramón Mangues del Hospital de Sant Pau y el Profesor Ramon Eritja del CSIC, están adaptando ahora estos virus artificiales para el transporte de fármacos antitumorales dirigido directamente hacia las células del tumor. De este modo se podrían liberar grandes dosis terapéuticas de forma muy localizada.