En experimentos en ratas y ratones, dos científicos de Johns Hopkins, un ingeniero y un oftalmólogo, informan sobre el uso exitoso de nanopartículas para administrar terapia génica para la enfermedad ocular cegadora. Una molécula grande de ingeniería única permite a los investigadores compactar grandes paquetes de terapiasADN para ser entregado en las células del ojo.
La investigación, descrita el 3 de julio en Avances científicos , proporciona evidencia del valor potencial de la terapia génica administrada por nanopartículas para tratar la degeneración macular húmeda relacionada con la edad, una enfermedad ocular caracterizada por un crecimiento anormal de los vasos sanguíneos que daña el tejido sensible a la luz en la parte posterior del ojo, comoasí como enfermedades cegadoras hereditarias más raras de la retina.
Muchos enfoques de terapia génica dependen de vectores virales, que utilizan la capacidad natural de un virus para transportar material genético a las células. Sin embargo, los virus crean una respuesta inmune, que impide la administración repetida, y el más comúnmente utilizado para la terapia génica ocular no puede llevar grandesgenes.
"Algunas de las degeneraciones retinianas hereditarias más prevalentes se deben a mutaciones en genes grandes que simplemente no pueden encajar en el vector viral más comúnmente usado", dice Peter Campochiaro, MD, Profesor Eccles de Oftalmología en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkinsy miembro del Johns Hopkins Medicine Wilmer Eye Institute.
Para superar tales limitaciones, Campochiaro y Jordan Green, Ph.D., desarrollaron un nuevo enfoque que involucra un polímero biodegradable que rodea y compacta largos segmentos de ADN, creando nanopartículas que pueden ingresar a las células. Esta tecnología permite a los investigadores convertir elcélulas del ojo en minifactorías para una proteína terapéutica.
Para probar primero si las nanopartículas podrían alcanzar sus células objetivo, los investigadores cargaron las nanopartículas con un gen para una proteína fluorescente que hace que las células se iluminen como una barra luminosa.
Esta molécula brillante permitió a los investigadores determinar la ubicación, cantidad y duración de la expresión génica que se puede lograr con las nanopartículas.
Descubrieron que incluso ocho meses después del tratamiento, la mayoría de las células sensibles a la luz en los ojos de las ratas brillaban, lo que demuestra que las nanopartículas depositaron efectivamente el gen fluorescente en las células.
Luego, los investigadores establecieron un experimento similar, esta vez usando las nanopartículas para transportar un gen biológicamente relevante al ojo. Cargaron las nanopartículas con un gen para el factor de crecimiento endotelial vascular VEGF, que es responsable del crecimiento devasos sanguíneos anormales en personas con degeneración macular húmeda.
Los investigadores inyectaron en los ojos de 30 ratas las nanopartículas que portaban el gen VEGF y determinaron los efectos en la retina uno, dos y cinco meses después de la inyección. Un mes después de la inyección, cada rata examinada había desarrollado vasos sanguíneos anormales debajo y dentro delretina, como las observadas en pacientes con degeneración macular húmeda. Los vasos sanguíneos anormales eran más extensos a los dos y cinco meses después de la inyección, y había cicatrices asociadas debajo de la retina similares a las observadas en la degeneración macular húmeda crónica no tratada.
"Estos resultados muestran que los genes administrados por las nanopartículas se mantuvieron activos dentro de las células durante varios meses", dice Campochiaro.
Finalmente, para probar la capacidad de una nanopartícula de administrar un gen terapéutico para la enfermedad, los investigadores utilizaron ratones diseñados genéticamente para desarrollar una forma de degeneración macular húmeda similar a la de los humanos. Los investigadores cargaron nanopartículas con un gen que produce una proteína queneutraliza VEGF.
Actualmente, los médicos inyectan proteínas que bloquean las proteínas VEGF en los ojos de las personas con degeneración macular, un tratamiento que ayuda a controlar el crecimiento excesivo de vasos sanguíneos anormales y con fugas. Pero este procedimiento debe repetirse con frecuencia y es oneroso para los pacientes y sus cuidadores.
Tres semanas después de inyectar nanopartículas que contienen el gen para la proteína anti-VEGF, los ratones tuvieron una reducción del 60% en los vasos sanguíneos anormales en comparación con los ratones control. El mismo efecto se observó 35 días después.
"Estos resultados son extremadamente prometedores", dice Jordan Green, Ph.D., profesor de ingeniería biomédica en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Tenemos la capacidad de llegar a las células más significativamente afectadas por la enfermedad ocular degenerativa con virus no viraltratamientos que pueden permitir que el ojo cree sus propias terapias sostenidas "
Se estima que 1,6 millones de personas en los EE. UU. Con degeneración macular reciben medicamentos inyectados en el ojo cada cuatro o seis semanas. Un tratamiento de terapia génica podría proporcionar una manera para que el tejido del ojo evite un mayor deterioro de la visión con tan solo unos pocos tratamientos inicialesLas enfermedades genéticas que causan ceguera podrían tratarse de manera similar, introduciendo versiones funcionales de genes que las mutaciones heredadas han desactivado.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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