IEn 2019, la Administración de Alimentos y Medicamentos aprobó Trikafta para pacientes con fibrosis quística (FQ) que tienen la mutación causante de la enfermedad más común. Trikafta apunta a proteína defectuosa(una forma mal plegada del regulador de conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR)) producida como resultado de esta mutación.1
Sin embargo, las personas con otras mutaciones en el CFTR El gen, incluidos aquellos con variantes que dan como resultado que no se produzca ninguna proteína, no pueden beneficiarse del medicamento. “Por lo tanto, se está poniendo interés en las terapias genéticas”, dijo Daniel Siegwartquímico del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas.
Los métodos actuales de terapia genética implican administrar herramientas de edición de genes para corregir mutaciones directamente a las células pulmonares. Sin embargo, estas herramientas a menudo se administran a través de inhalación y luchan por atravesar la mucosidad espesa y pegajosa en su camino hacia las células.2
Ahora, en un artículo publicado en CienciaSiegwart y su equipo demostraron que nanopartículas lipídicas (LNP) entregó por vía intravenosa herramientas de edición de genes administradas con éxito a todos los tipos de células pulmonares, incluidas las células madre.3 Este enfoque permitió una corrección genética duradera en un modelo de ratón con FQ y en células de pacientes. El sistema basado en LNP ofrece nuevas vías terapéuticas para entregar herramientas de edición de genes a tejidos específicos.
Siegwart y su equipo querían evaluar un sistema de administración que alcanzara específicamente las células pulmonares y evitara efectos fuera del objetivo. Para ello, utilizaron una estrategia que describieron anteriormente llamada focalización selectiva de órganos (SORT), que utiliza LNP diseñados (SORT LNP) que transportan maquinaria de edición basada en repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas (CRISPR).4 Al ajustar la concentración de una molécula suplementaria, Siegwart y su equipo pudieron transportar las LNP y su carga genética al bazo, el hígado o los pulmones. En el presente estudio, los investigadores se propusieron descubrir qué tipos de células del pulmón recibieron la preciosa carga genética del LNP.
Los investigadores inyectaron por vía intravenosa SORT LNP dirigidos a los pulmones a ratones sanos diseñados para expresar una proteína fluorescente roja en cualquier célula que se sometiera a edición genética. Cuando el equipo de Siegwart aisló tejido pulmonar de ratones tratados y lo observó bajo el microscopio, vieron células que brillaban uniformemente en rojo, lo que indica una edición genética generalizada. Después de 22 meses, observaron que las células todavía aparecían rojas, lo que resalta la durabilidad del sistema de administración.
Para comprender qué tipos de células habían sufrido una edición duradera, aislaron células pulmonares y las analizaron. citometría de flujo. Identificaron una variedad de tipos de células, incluidas células epiteliales, células inmunitarias y células madre. Estos experimentos revelaron que la edición de genes persistía en entre el 45 y el 80 por ciento de las células madre.
Si bien la capacidad de las LNP para acceder a las células madre no sorprendió a Siegwart, no esperaba que la edición genética durara tanto tiempo. “Casi me caigo de la silla”, dijo. La edición sostenida abre la puerta a un tratamiento único, explicó.
Aunque sabían que su sistema apuntaba al pulmón, no sabían exactamente cómo lo lograba. Siegwart y su equipo han demostrado previamente que los SORT LNP se unen a proteínas plasmáticas después de la inyección en el cuerpo, lo que les ayuda a llegar a las células objetivo.5 Para estudiar cómo estos LNP se dirigen a los pulmones, los investigadores estudiaron las proteínas que recubren la superficie del LNP después de su inyección. Descubrieron que la partícula estaba enriquecida con una proteína llamada vitronectina, cuyo receptor está presente en varios tipos de células pulmonares.
Equipados con un sistema de administración eficaz, Siegwart y su equipo se propusieron probar el potencial terapéutico del sistema en enfermedades genéticas. Para ello utilizaron una línea de ratón que porta una mutación en el CFTR gene. Las inyecciones intravenosas de SORT LNP que llevan un editor de genes dirigido a esta mutación dieron como resultado su corrección en casi la mitad de las células pulmonares.
Para probar el sistema en un contexto humano, los investigadores utilizaron células pulmonares aisladas de un paciente con FQ que portaba un CFTR mutación genética que es resistente a las terapias de moléculas pequeñas existentes y cultivó estas células en condiciones que imitar la biología de las vías respiratorias humanas.6
El tratamiento de estas células con LNP que llevan un editor CRISPR dirigido al CFTR La mutación resultó en su corrección con muy pocas ediciones fuera del objetivo, según lo evaluado mediante secuenciación de ADN. Para ver si esta corrección se traducía en el nivel de proteína, los investigadores llevaron a cabo ensayos químicos y de inmunotransferencia, que revelaron la restauración de los niveles y la función de CFTR.
“El objetivo de administrar una nanopartícula a un solo tipo de célula del cuerpo es un sueño imposible”, afirmó Siegwart. Él piensa que los investigadores deberían centrarse en maximizar el enriquecimiento en las células objetivo, mientras estudian la entrega a otros tipos de células. Siegwart y su equipo diseñaron su sistema de manera que la acumulación de LNP en tejidos fuera del objetivo fuera mínima, añadió.
“Esto es muy emocionante”, dijo Gaurav Sahaycientífico especializado en administración de fármacos de la Universidad Estatal de Oregón. Según él, la capacidad de las LNP para suministrar maquinaria de edición de genes a las células madre de pulmón es un avance significativo en este campo. “El siguiente paso de este estudio es demostrar que se puede hacer [it] en un animal superior, como un primate no humano, y administrar de forma segura editores de genes intravenosos”, dijo.
“Estamos ansiosos por colaborar con otros investigadores que han desarrollado modelos de FQ en diferentes especies”, dijo Siegwart. Aunque espera que las LNP eventualmente lleguen a ensayos clínicos, dijo que eso puede llevar tiempo.
“Estamos lejos de que esto sea una realidad clínica”, dijo. Pero si esto puede trasladarse a los humanos, podría permitir una cura para toda la vida, añadió.