El transporte de ARN de manera eficiente para el tratamiento del cáncer

Aunque los investigadores han estado investigando tratamientos contra el cáncer basados ??en la interferencia del ARN, un método que puede desactivar el mal funcionamiento de los genes con fragmentos cortos de ARN, durante los últimos 10 años, aún deben encontrar una técnica para transportar el ARN de manera eficiente.
El ARN corto de interferencia (ARNip), el tipo utilizado para la interferencia del ARN, por lo general se deteriora rápidamente dentro del cuerpo por enzimas que protegen contra las infecciones por el virus del ARN.
Paula Hammond, profesora de ingeniería David H. Koch en el MIT, explicó:

"Ha sido una verdadera lucha intentar diseñar un sistema de administración que nos permita administrar siRNA, especialmente si queremos dirigirlo a una parte específica del cuerpo".

En la edición del 26 de febrero de la revista Materiales de la naturalezaHammond y su equipo revelan que han desarrollado un innovador sistema de administración que empaqueta el ARN en microesferas tan compactas que el ARN puede llegar a su destino antes de que se deteriore. Al igual que las técnicas de administración actuales, el nuevo sistema descompone la expresión de genes específicos de forma efectiva, aunque con una dosis de partículas significativamente menor.
Hammond, miembro del Instituto David H. Koch del MIT para la Investigación Integral del Cáncer, explica que tales partículas son prometedoras para desarrollar un nuevo método para tratar el cáncer y también otras enfermedades crónicas causadas por un "gen que se porta mal".
Hammond dijo:

"La interferencia de ARN es muy prometedora para una serie de trastornos, uno de los cuales es el cáncer, pero también trastornos neurológicos y trastornos del sistema inmune".

Jong Bum Lee, un ex postdoc en el laboratorio de Hammond es el autor principal del informe. Otros autores incluyen, Postdoc Jinkee Hong, Daniel Bonner PhD '12 y Zhiyong Poon PhD '11.
La interferencia del ARN fue descubierta en 1998 y es un proceso natural. La interferencia del ARN permite que las células ajusten su expresión genética. Por lo general, la información genética se transfiere desde el ADN en el núcleo a los ribosomas, estructuras celulares donde se producen las proteínas.
El ARNip se une al ARN transportador que transporta esta información genética, demoliendo las instrucciones antes de que sean capaces de alcanzar el ribosoma.
Los investigadores se encuentran actualmente en el proceso de desarrollar varias formas de replicar sintéticamente este proceso para identificar genes específicos, incluido el ARNip envolvente en nanopartículas hechas de lípidos o materiales inorgánicos, como el oro. Aunque varios de estos métodos han demostrado cierto éxito, uno de los desafíos es que es difícil envasar grandes cantidades de siRNA en esos transportes ya que los hilos cortos no se compactan bien.
Usando una técnica de síntesis de ARN llamada transcripción de círculo rodante, los investigadores pudieron superar este problema al encerrar el ARN como una cadena larga que se pliega en una esfera pequeña y compacta. Este método permitió a los investigadores crear cadenas muy largas de ARN formadas por una secuencia repetitiva de 21 nucleótidos. Esos segmentos están divididos por un tramo más corto que se identifica con la enzima Dicer, que rompe el ARN siempre que encuentra esa secuencia.
Debido a que la cadena de ARN se sintetiza, es capaz de plegarse en una esfera muy compacta, similar a una esponja. En una esfera con un diámetro de solo 2 micras, hasta medio millón de copias de la misma secuencia de ARN pueden ser compactas.
Luego, el equipo envuelve las esferas en una capa de polímero cargado positivamente, lo que hace que las esferas se compacten más apretadamente (hasta un diámetro de 200 nanómetros) y les ayuda a penetrar en las células.
Una vez dentro de la célula, la enzima Dicer descompone el ARN en áreas específicas, descargando las secuencias de ARNip de 21 nucleótidos.
El equipo programó las esferas para transportar secuencias de ARN que desconectan un gen y hacen que las células tumorales brillen en los roedores. Los investigadores descubrieron que podían lograr la misma cantidad de descomposición genética que los sistemas actuales de administración de nanopartículas, pero con aproximadamente una milésima de partículas.
Las esferas se reúnen en los sitios de los tumores a través de un fenómeno frecuentemente utilizado para transportar nanopartículas: los vasos sanguíneos "con fugas" que rodean los tumores tienen poros minúsculos, lo que permite que entren partículas extremadamente pequeñas.
El equipo planea realizar estudios futuros para diseñar microesferas recubiertas con polímeros que se dirijan específicamente a las células tumorales u otras células enfermas. Además, los investigadores están desarrollando esferas para transportar ADN, para su posible uso en la terapia génica.
Escrito por Grace Rattue