Los investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado una forma más segura y eficiente de ofrecer un nuevo método prometedor para tratar el cáncer y los trastornos hepáticos y para la vacunación.
La tecnología se basa en insertar en las células piezas de ARN mensajero ARNm cuidadosamente diseñado, una tira de material genético que las células humanas normalmente transcriben del ADN de una persona para producir proteínas útiles y hacer sus negocios. Problemas para entregar ARNm de forma segura yintactos sin entrar en conflicto con el sistema inmune han retrasado la terapia basada en ARNm, pero los investigadores de UW-Madison están haciendo pequeñas bolas de minerales que parecen hacer el truco en los ratones.
"Estas micropartículas tienen poros en su superficie que están en la escala nanométrica que les permite recoger y transportar moléculas como proteínas o ARN mensajero", dice William Murphy, profesor de ingeniería biomédica y ortopedia de la UW-Madison. "Imitanalgo comúnmente visto en la arqueología, cuando encontramos proteínas o ADN intactos en una muestra de hueso o una cáscara de huevo de hace miles de años. Los componentes minerales ayudaron a estabilizar esas moléculas durante todo ese tiempo ".
Los colaboradores de Murphy y UW-Madison utilizaron las micropartículas recubiertas de minerales MCM, que tienen un diámetro de 5 a 10 micrómetros, aproximadamente del tamaño de una célula humana, en una serie de experimentos para administrar ARNm a las células que rodean las heridas enratones diabéticos. Las heridas sanaron más rápido en ratones tratados con MCM, y las células en experimentos relacionados mostraron una captación mucho más eficiente de las moléculas de ARNm que otros métodos de administración.
Los investigadores describieron sus hallazgos hoy en la revista Avances científicos .
En una célula sana, el ADN se transcribe en ARNm, y el ARNm sirve como las instrucciones que usa la maquinaria de la célula para fabricar proteínas. Una tira de ARNm creada en un laboratorio puede sustituirse en el proceso para indicarle a una célula que haga algo nuevo.Si ese algo es un cierto tipo de antígeno, una molécula que alerta al sistema inmunitario de la presencia de un virus potencialmente dañino, el ARNm ha hecho el trabajo de una vacuna.
Los investigadores de UW-Madison codificaron el ARNm con instrucciones que ordenaban a los ribosomas celulares que bombearan un factor de crecimiento, una proteína que provoca procesos de curación que de otra manera serían lentos o inexistentes en los ratones diabéticos y muchas personas con diabetes severa.
sin embargo, el ARNm es de corta duración en el cuerpo, por lo que suministrar suficiente a las células generalmente significa administrar dosis grandes y frecuentes en las que los filamentos de ARNm son transportados por contenedores hechos de moléculas llamadas polímeros catiónicos.
"A menudo, el componente catiónico es tóxico. Cuanto más ARNm entregas, mayor es el efecto terapéutico que obtienes, pero es más probable que también veas un efecto tóxico. Por lo tanto, es una compensación"Murphy dice. Lo que encontramos es que cuando entregamos de los MCM, no vemos esa toxicidad. Y debido a que la entrega de MCM protege el ARNm de la degradación, puede obtener más ARNm donde lo desee mientras mitiga los efectos tóxicos ".
El nuevo estudio también combinó ARNm con una proteína inhibidora del sistema inmunitario, para asegurarse de que las células objetivo no seleccionaran el ARNm como un objeto extraño y lo destruyeran o expulsaran.
La entrega exitosa de ARNm generalmente mantiene a una célula trabajando en nuevas instrucciones durante aproximadamente 24 horas, y las moléculas que producen se dispersan por todo el cuerpo. Eso es suficiente para las vacunas y los antígenos que producen. Para mantener procesos largos como el crecimiento de tejido de reemplazo para sanar la piel oLos órganos, las proteínas o los factores de crecimiento producidos por las células deben permanecer mucho más tiempo.
"Lo que hemos visto con los MCM es que, una vez que las células toman el ARNm y comienzan a producir proteínas, esa proteína se unirá directamente dentro de la partícula MCM", dice Murphy. "Luego se libera en el transcurso de semanasBásicamente estamos tomando algo que normalmente duraría tal vez horas o incluso un día, y lo estamos haciendo durar mucho tiempo ".
Y debido a que los MCM son lo suficientemente grandes como para que no entren en el torrente sanguíneo y floten, permanecen justo donde se necesitan para seguir liberando terapia útil. En los ratones, esa actividad terapéutica continuó durante más de 20 días.
"Están hechos de minerales similares al esmalte dental y al hueso, pero están diseñados para ser reabsorbidos por el cuerpo cuando ya no son útiles", dice Murphy, cuyo trabajo es apoyado por la Agencia de Protección Ambiental, los Institutos Nacionales de Saludy la National Science Foundation y una donación de los ex alumnos de UW-Madison Michael y Mary Sue Shannon.
"Podemos controlar su vida útil ajustando la forma en que están hechos, para que se disuelvan sin causar daño cuando queramos"
La tecnología detrás de las micropartículas fue patentada con la ayuda de la Wisconsin Alumni Research Foundation y tiene licencia de Dianomi Therapeutics, una compañía cofundada por Murphy.
Los investigadores ahora están trabajando en el crecimiento de hueso y cartílago y en la reparación de lesiones de la médula espinal con ARNm administrado por MCM.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones de la Agencia de Protección Ambiental subvención S3.TAR 83573701, los Institutos Nacionales de Salud R01AR059916, R21EB019558, NIH 5 T32 GM008349 y la National Science Foundation DMR 1105591, DGE-1256259.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Chris Barncard. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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