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El ultrasonido puede mejorar el suministro de moléculas de ARN para tratar trastornos GI
Una nueva investigación muestra que el ultrasonido podría mejorar la absorción de cadenas de ARN en las células del colon en el intestino, para bloquear la producción de proteínas que promueven la inflamación. El estudio, realizado en ratones, podría conducir a mejores tratamientos para trastornos gastrointestinales como la enfermedad inflamatoria intestinal.
Los investigadores creen que sus hallazgos podrían conducir a tratamientos mejorados para los trastornos gastrointestinales, como la enfermedad inflamatoria intestinal.
Los investigadores, incluidos los miembros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge, y el Hospital Brigham and Women's en Boston, Massachusetts, informan sus hallazgos en la revista. Gastroenterología.
La capacidad de bloquear o mejorar la producción de proteínas diana dentro de las células es prometedora como tratamiento para muchas enfermedades.
En trabajos anteriores, el mismo equipo había establecido que la ecografía podría mejorar la administración de fármacos de moléculas pequeñas al tracto gastrointestinal (GI).
La principal ventaja es la velocidad. Por ejemplo, las personas con trastornos gastrointestinales como la enfermedad inflamatoria intestinal (EII) a menudo deben soportar tratamientos que implican la celebración de un enema en el colon durante horas, mientras que la medicación se absorbe de forma natural.
Cualquier forma de acelerar el proceso podría reducir significativamente la incomodidad para los pacientes cuyos síntomas a menudo pueden incluir diarrea e incontinencia.
Los chorros del estallido de burbujas propulsan el ARN hacia las células
El nuevo estudio se centra en el uso de ultrasonidos para administrar ácidos nucleicos como el ARN. Los científicos están interesados ??en usar ARN para tratar enfermedades porque pequeñas cadenas de ARN, llamadas ARN corto de interferencia (ARNip), se pueden usar para silenciar genes específicos.
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Las cadenas de ARN deben ingresar a las células para hacer su trabajo. Esto presenta un problema porque son grandes, mucho más grandes que las drogas de molécula pequeña que el equipo había probado antes.
El ARN también se degrada rápidamente en el tracto gastrointestinal, que contiene una gran cantidad de enzimas en forma de nucleasas que rápidamente cortan cualquier ARN perdido.
Por lo tanto, la administración mediante enema y la difusión natural da como resultado un ARN mínimo que pasa a las células.
Algunos grupos han tratado de superar el problema de la degradación al empacar el ARN en partículas o hacer formas resistentes a las enzimas.
Los investigadores querían ver si su método de ultrasonido podría funcionar para el ARN, y así superar la necesidad de modificarlo o encapsularlo.
Como se estableció en su trabajo anterior, el equipo demostró que a bajas frecuencias, el ultrasonido produce un efecto llamado "cavitación transitoria", en el que se forman pequeñas burbujas en el líquido dentro del tracto GI.
Cuando las burbujas tocan el tejido, explotan y emiten pequeños chorros que propulsan al agente hacia las células.
El ultrasonido redujo el TNF alfa hasta 10 veces
Los investigadores probaron el método en ratones con colitis, una forma de EII en la que se inflama el colon. Utilizaron ARNip, que bloquea la producción de factor de necrosis tumoral alfa (TNF alfa), una proteína de señalización celular que promueve la inflamación.
Los investigadores entregaron el ARN no modificado al colon en una solución de agua mediante enema. Al mismo tiempo, emitieron una ráfaga de ultrasonido de medio segundo. Los ratones fueron tratados de esta manera durante 6 días, con un rango de frecuencias de ultrasonido.
En comparación con los ratones que solo recibieron ARN, los ratones que también recibieron ultrasonido mostraron una reducción de siete a diez veces en el TNF alfa, y su inflamación casi se eliminó.
Como se esperaba, el ARN no modificado no mostró efectos secundarios y no hubo efectos adversos del ultrasonido.
En otro conjunto de experimentos, el equipo mostró que el método también funciona para el ARN mensajero (ARNm). Estas moléculas son incluso más grandes que siRNA y ayudan a transferir el código genético del ADN para producir proteínas.
En estas pruebas, los investigadores entregaron un gen de luciérnaga para bioluminiscencia con el ARNm asociado, y encontraron que los dos puntos de los ratones que también recibieron ultrasonido tenían "niveles de bioluminiscencia 11 veces mayores que los dos puntos de los ratones que recibieron el ARNm solo".
El equipo sugiere que el método podría desarrollarse aún más para estimular a las células a producir enzimas u otras proteínas que faltan en las enfermedades causadas por la deficiencia de la enzima.
"Tener la capacidad de entregar grandes cantidades de este material, que no se modifica de ninguna manera, realmente abre la posibilidad de tener un impacto positivo en los pacientes en el futuro".
Co-autor senior Dr. Giovanni Traverso, Brigham and Women's Hospital
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