Los transportadores de ARN diseñados mediante IA superan en eficiencia a las nanopartículas lipídicas
Se prevé crear una empresa derivada para llevar esta tecnología al ámbito de las aplicaciones.
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Investigadores del Helmholtz München y de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado los «vehículos de transferencia sintéticos» (STV), una clase totalmente nueva de transportadores de ARN. Para ello, combinaron componentes proteicos de origen natural con estructuras proteicas sintéticas diseñadas mediante IA generativa. Un cribado sistemático identificó al STV-C8 como el candidato más eficaz: en cultivos celulares, transporta el ARN de forma mucho más eficiente que las nanopartículas lipídicas analizadas y puede adaptarse a diferentes cargas de ARN y células diana. En modelos animales, el equipo demostró que el sistema también funciona en un organismo vivo.
Las terapias basadas en ARN utilizan el ARN como un plano que permite a las células producir proteínas específicas, incluidas aquellas capaces de modificar genes con precisión. Para que esto funcione, el ARN debe llegar intacto al interior de la célula. Los sistemas de administración que se utilizan actualmente para este fin incluyen vehículos derivados de virus y nanopartículas lipídicas, pequeñas partículas formadas por moléculas similares a las grasas. Ambos enfoques tienen limitaciones. Por ello, los investigadores están trabajando en nuevos mecanismos que puedan administrar el ARN en las células de forma más eficiente y, en el futuro, más selectiva.
Equipos de investigación del Instituto de Investigación con Células Madre (ISF) y del Instituto de Genética del Desarrollo (IDG) de Helmholtz Múnich y la TUM han construido ahora un transportador de ARN partiendo de cero. Los investigadores combinaron bloques de construcción proteicos funcionales con una proteína estructural diseñada mediante IA generativa. Esta proteína constituye el armazón del vehículo y puede adoptar formas que no se dan en la naturaleza. «No queríamos recrear la naturaleza, sino diseñar nuevas estructuras para una tarea específica: la entrega eficiente de ARN», afirma el Dr. Christoph Gruber, jefe de equipo en el ISF y coautor principal del estudio.
El equipo probó más de cien variantes. Sorprendentemente, las estructuras proteicas con geometrías no naturales obtuvieron resultados especialmente buenos. La STV-C8 fue la más eficiente. «El hecho de que una estructura que difiere tan notablemente de las cápsides virales naturales funcione especialmente bien fue un hallazgo clave para nosotros», afirma la Dra. Maren Kirstin Schuhmacher, investigadora posdoctoral del ISF y también coautora principal. «Demuestra el potencial del uso de la IA para ampliar sistemáticamente el espacio de diseño de proteínas».
En cultivos celulares, el STV-C8 transportó el ARN a las células diana de forma mucho más eficiente que las partículas similares a virus y las nanopartículas lipídicas analizadas. En comparación con las nanopartículas lipídicas, su tasa de transfección fue sustancialmente mayor; para lograr una producción de proteínas comparable, el STV-C8 requirió una cantidad de ARN considerablemente menor. El sistema también podía cargarse con diferentes cargas de ARN y dirigirse hacia células diana específicas. «Esta modularidad es especialmente importante para nosotros, ya que nos permite adaptar el transportador a diferentes aplicaciones y células diana», afirma el Dr. Florian Giesert, jefe del grupo de Edición Genética del ISF.
El equipo comprobó si el enfoque también funcionaba en un organismo vivo utilizando modelos animales. Tras la administración intravenosa en ratones, el STV-C8 provocó la expresión del ARN transportado principalmente en los pulmones; los investigadores no encontraron indicios de efectos secundarios inmunológicos ni tóxicos. También cargaron el STV-C8 con componentes del sistema CRISPR/Cas9 e inyectaron el transportador en el músculo de un cerdo. Allí lograron eliminar una sección del gen de la distrofina relevante para la enfermedad. Este gen contiene el plano de una proteína que estabiliza las células musculares y que se ve alterado en la distrofia muscular de Duchenne.
El STV-C8 sigue siendo un sistema experimental. Antes de que pueda utilizarse con fines médicos, los investigadores deberán estudiar, entre otras cosas, cómo se pueden dirigir estos vectores específicamente hacia determinados tipos de células y cómo se distribuyen por todo el organismo. «Con el STV-C8, hemos creado una plataforma que ahora podemos seguir desarrollando para una amplia gama de aplicaciones terapéuticas», afirma el profesor Wolfgang Wurst, catedrático emérito de excelencia en Helmholtz Múnich y la TUM y autor principal de la publicación. El equipo también tiene previsto transferir la tecnología a una empresa derivada.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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