Desenvolupen un virus artificial innocu per a teràpia gènica

08/04/2015

Investigadors de la Unitat de Nanobiotecnologia de l'Institut de Biotecnologia i de Biomedicina de la UAB, liderats per Antonio Villaverde, han aconseguit construir virus artificials, complexos de proteïnes amb capacitat d’autoensamblar-se formant nanopartícules que són capaços d'embolicar fragments d'ADN, penetrar en les cèl·lules i arribar al nucli d'una manera molt eficient per alliberar-los amb objectius terapèutics. La fita suposa una alternativa, sense risc biològic, a l'ús de virus per a la teràpia gènica.

La teràpia gènica, la inserció de gens en el genoma amb finalitats terapèutiques, necessita elements que transfereixin aquests gens fins al nucli de les cèl·lules. Una de les possibilitats per dur a terme aquesta transferència és l'ús de virus, però no està exempta de riscos. Els científics busquen alternatives als virus. Amb aquest objectiu, les nanomedicines emergents pretenen imitar les activitats virals en forma de nanopartícules modulables per al lliurament d'àcids nucleics i altres fàrmacs a les cèl·lula diana.

Entre una gran diversitat de materials provats pels investigadors, les proteïnes són biocompatibles, biodegradables i, a més, ofereixen una gran varietat de funcions que es pot ajustar per enginyeria genètica. No obstant això, és molt complicat controlar la manera com s'organitzen els blocs de proteïnes, per tal de formar estructures més complexes que permetin el seu ús per transportar l'ADN de manera eficient, com succeeix amb els virus.

El grup del professor Antonio Villaverde ha descobert la combinació necessària perquè aquestes proteïnes actuïn com a virus artificials i puguin autoensamblar-se formant nanopartícules proteïques regulars, amb la capacitat de penetrar en les cèl·lules diana i d’aconseguir el nucli de manera molt eficient. En termes químics, la clau és una combinació d'un pèptid catiònic i una hexahistina situats en els extrems amino i caboxi- terminal, respectivament, de les proteïnes modulars.

Els investigadors de la UAB han demostrat com, en presència d'ADN, aquests virus artificials l'envolten i fan reajustaments estructurals de manera que l'ADN queda protegit d'agents externs de manera similar a com els virus naturals protegeixen l'ADN a l'interior d'una closca proteica. Fins i tot les formes que adopten les estructures resultants recorda a les dels virus.

"És important destacar que aquesta capacitat d'autoensamblatge no depèn de la proteïna estructural escollida, no sembla limitat a un tipus de proteïna en particular. Això obre la possibilitat de seleccionar proteïnes que evitin qualsevol resposta immune després de ser administrades, el que suposa un gran avantatge per al seu ús terapèutic", destaca Villaverde.

"Aquests virus artificials són alternatives prometedores a les nanopartícules proteiques naturals, incloses els virus, que a causa de diverses limitacions, incloent l'arquitectura rígida i els temes de bioseguretat, poden resultar menys adequats per al seu ús en nanomedicina", afirma Esther Vázquez, coautora del estudi i responsable de la línia d'investigació Nanobiotecnologia Clínica dins de la Unitat de Nanobiotecnologia de l'Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB) de la UAB.

En el cas de la quimioteràpia per al tractament del càncer passa una cosa similar al que succeeix amb la teràpia gènica. Els tractaments convencionals tenen una toxicitat molt elevada que limita la seva aplicabilitat. Per aquest motiu, els investigadors de la UAB, en col·laboració amb el professor Ramon Mangues de l'Hospital de Sant Pau i el Professor Ramon Eritja del CSIC, estan adaptant ara aquests virus artificials per al transport de fàrmacs antitumorals dirigit directament cap a les cèl·lules del tumor. D'aquesta manera es podrien alliberar grans dosis terapèutiques de forma molt localitzada.