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El profesor James Swartz sostiene una réplica ampliada de una partícula similar al virus. Swartz y su equipo han rediseñado un virus que permite ofrecer terapias de curación a las células enfermas con efectos secundarios mínimos. Fuente: Linda Rice.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, ha modificado el ADN del virus de la hepatitis B rediseñando su sistema infeccioso y convirtiendo su núcleo en una partícula benigna. Esto lo ha transformado en un virus neutralizado que se puede utilizar en vacunas y terapias, ya que logra dirigirse a las células enfermas sin afectar al tejido sano. Es un gran avance ya que las terapias actuales como la quimioterapia afectan al tejido sano.
El estudio, que ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), arroja aire fresco en el campo de la administración de fármacos específicos.
"Llamamos a esto una partícula inteligente", explica James Swartz, profesor de ingeniería química y de bioingeniería en la Universidad de Stanford y director del estudio, en una nota de prensa de dicha universidad. "Ahora es más inteligente mediante la adición de marcadores moleculares que permiten enviar la carga terapéutica donde queremos que vaya".
Usos de la partícula inteligente
El uso de la partícula inteligente para inmunoterapia implicaría etiquetar la superficie exterior de la partícula con moléculas diseñadas para enseñar a las células que combaten la enfermedad del cuerpo a reconocer y destruir los cánceres, añade Swartz.
Para Swartz y su principal colaborador, Yuan Lu, ahora un investigador de farmacología en la Universidad de Tokio, el resultado es un gran logro. Cuando empezaron las investigaciones hace cuatro años, las agencias de financiación no creyeron en el proyecto e indicaron que no se podría realizar, que era una utopía.
Se requerirá un esfuerzo mucho mayor para conseguir avanzar en la segunda parte del proyecto. Esta conllevará envasar pequeñas cantidades de medicamentos en las partículas inteligentes, el ensamble de las partículas en las células enfermas, y el diseño de dichas partículas para que liberen sus cargas útiles.
El estudio, que ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), arroja aire fresco en el campo de la administración de fármacos específicos.
"Llamamos a esto una partícula inteligente", explica James Swartz, profesor de ingeniería química y de bioingeniería en la Universidad de Stanford y director del estudio, en una nota de prensa de dicha universidad. "Ahora es más inteligente mediante la adición de marcadores moleculares que permiten enviar la carga terapéutica donde queremos que vaya".
Usos de la partícula inteligente
El uso de la partícula inteligente para inmunoterapia implicaría etiquetar la superficie exterior de la partícula con moléculas diseñadas para enseñar a las células que combaten la enfermedad del cuerpo a reconocer y destruir los cánceres, añade Swartz.
Para Swartz y su principal colaborador, Yuan Lu, ahora un investigador de farmacología en la Universidad de Tokio, el resultado es un gran logro. Cuando empezaron las investigaciones hace cuatro años, las agencias de financiación no creyeron en el proyecto e indicaron que no se podría realizar, que era una utopía.
Se requerirá un esfuerzo mucho mayor para conseguir avanzar en la segunda parte del proyecto. Esta conllevará envasar pequeñas cantidades de medicamentos en las partículas inteligentes, el ensamble de las partículas en las células enfermas, y el diseño de dichas partículas para que liberen sus cargas útiles.
El descubrimiento
"El presente trabajo ha sido un experimento de prueba principalmente, por lo que aún queda mucho por hacer", explica Swartz. "Pero creo que podemos utilizar esta partícula inteligente para lanzar inmunoterapias contra el cáncer que tendrán efectos secundarios mínimos".
El profesor Robert Langer del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), un líder en la investigación de la administración específica de fármacos (no vinculado a los experimentos de Stanford) ha podido leer el documento antes de su publicación. "Este es un trabajo estupendo, un trabajo hermoso", afirma. "El Dr. Swartz y sus colaboradores han hecho un trabajo notable al estabilizar las partículas similares al virus y rediseñar su exterior".
Caminando hacia un futuro sin cáncer
Los biotecnólogos ya sabían cómo construir las complejas estructuras de las proteínas que se encuentran en la naturaleza, pero el equipo de Stanford ha ido más allá. No se han limitado a construir una cápside proporcionada por la naturaleza.
Estudiaron el ADN que dirige la estructura de ensamblaje, rediseñaron el código para personalizar el esbozo de una cápside que sería invisible para el sistema inmune, y lo suficientemente resistente como para sobrevivir a un viaje a través de la corriente sanguínea.
Además, han conseguido que resulte sencillo que al exterior de la partícula puedan adjuntarse marcadores moleculares que dirigen la acción de la cápside (entregar medicamentos a las células enfermas directamente).
Por último, los investigadores lograron hacer todas estas modificaciones sin destruir la capacidad milagrosa del código de ADN de la cápside. El siguiente paso será colocar etiquetas de cáncer en el exterior de esta partícula inteligente, para entrenar al sistema inmunológico a reconocer ciertos tipos de cáncer. Esos experimentos probablemente se realizarán en ratones.
Después de eso, se añadirá la siguiente función: utilizar la ingeniería del código de ADN para asegurar que la proteína pueda auto-ensamblarse alrededor de una pequeña carga medicinal útil.
La Universidad de Stanford ya ha patentado la tecnología, pero como el enfoque está en sus primeras etapas aún no se tiene calendario para su desarrollo comercial.
La administración de fármacos específicos es uno de los objetivos fundamentales de la medicina. Busca enfocar los recursos en las células enfermas, con el fin de minimizar los efectos secundarios que se producen.
Muchos científicos están inspirándose en la naturaleza como modelo para tal fin y, en especial, en los virus, ya que estos se saben cómo dirigirse a células específicas, meterse en ellas y distribuir en su interior una carga infecciosa.
Virus escogido
En concreto, los científicos de Stanford comenzaron estudiando el virus que causa la hepatitis B. Este virus tiene tres capas, como las de un huevos. Ellos centraron en la capa media no infecciosa, la cápside antes mencionada.
Esta es compleja estructura de proteínas, que cuando se ensambla correctamente parece un balón de fútbol con una gran cantidad de picos que sobresalen.
Otros investigadores han tenido la misma idea de la reutilización de la cápside de la hepatitis B, ya que su estructura hueca es lo suficientemente grande, en teoría, para llevar una carga útil médica significativa. Pero llevar esta idea a la práctica es muy difícil y complejo, tanto que cuando Swartz lanzó la idea a los organismos de financiación la respuesta fue negativa.
Sin embargo, Swartz estaba tan seguro de que su enfoque funcionaría que finalmente encontró la manera de poder continuar con el proyecto.
El virus de la hepatitis B no es el primero que se rediseña para tratar el cáncer. En un artículo publicado por Tendencias21 ya explicamos una investigación llevada a cabo por el Instituto de Investigación del Cáncer de Londres, en la que se modificó el virus del herpes para tratar el cáncer de piel.
"El presente trabajo ha sido un experimento de prueba principalmente, por lo que aún queda mucho por hacer", explica Swartz. "Pero creo que podemos utilizar esta partícula inteligente para lanzar inmunoterapias contra el cáncer que tendrán efectos secundarios mínimos".
El profesor Robert Langer del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), un líder en la investigación de la administración específica de fármacos (no vinculado a los experimentos de Stanford) ha podido leer el documento antes de su publicación. "Este es un trabajo estupendo, un trabajo hermoso", afirma. "El Dr. Swartz y sus colaboradores han hecho un trabajo notable al estabilizar las partículas similares al virus y rediseñar su exterior".
Caminando hacia un futuro sin cáncer
Los biotecnólogos ya sabían cómo construir las complejas estructuras de las proteínas que se encuentran en la naturaleza, pero el equipo de Stanford ha ido más allá. No se han limitado a construir una cápside proporcionada por la naturaleza.
Estudiaron el ADN que dirige la estructura de ensamblaje, rediseñaron el código para personalizar el esbozo de una cápside que sería invisible para el sistema inmune, y lo suficientemente resistente como para sobrevivir a un viaje a través de la corriente sanguínea.
Además, han conseguido que resulte sencillo que al exterior de la partícula puedan adjuntarse marcadores moleculares que dirigen la acción de la cápside (entregar medicamentos a las células enfermas directamente).
Por último, los investigadores lograron hacer todas estas modificaciones sin destruir la capacidad milagrosa del código de ADN de la cápside. El siguiente paso será colocar etiquetas de cáncer en el exterior de esta partícula inteligente, para entrenar al sistema inmunológico a reconocer ciertos tipos de cáncer. Esos experimentos probablemente se realizarán en ratones.
Después de eso, se añadirá la siguiente función: utilizar la ingeniería del código de ADN para asegurar que la proteína pueda auto-ensamblarse alrededor de una pequeña carga medicinal útil.
La Universidad de Stanford ya ha patentado la tecnología, pero como el enfoque está en sus primeras etapas aún no se tiene calendario para su desarrollo comercial.
La administración de fármacos específicos es uno de los objetivos fundamentales de la medicina. Busca enfocar los recursos en las células enfermas, con el fin de minimizar los efectos secundarios que se producen.
Muchos científicos están inspirándose en la naturaleza como modelo para tal fin y, en especial, en los virus, ya que estos se saben cómo dirigirse a células específicas, meterse en ellas y distribuir en su interior una carga infecciosa.
Virus escogido
En concreto, los científicos de Stanford comenzaron estudiando el virus que causa la hepatitis B. Este virus tiene tres capas, como las de un huevos. Ellos centraron en la capa media no infecciosa, la cápside antes mencionada.
Esta es compleja estructura de proteínas, que cuando se ensambla correctamente parece un balón de fútbol con una gran cantidad de picos que sobresalen.
Otros investigadores han tenido la misma idea de la reutilización de la cápside de la hepatitis B, ya que su estructura hueca es lo suficientemente grande, en teoría, para llevar una carga útil médica significativa. Pero llevar esta idea a la práctica es muy difícil y complejo, tanto que cuando Swartz lanzó la idea a los organismos de financiación la respuesta fue negativa.
Sin embargo, Swartz estaba tan seguro de que su enfoque funcionaría que finalmente encontró la manera de poder continuar con el proyecto.
El virus de la hepatitis B no es el primero que se rediseña para tratar el cáncer. En un artículo publicado por Tendencias21 ya explicamos una investigación llevada a cabo por el Instituto de Investigación del Cáncer de Londres, en la que se modificó el virus del herpes para tratar el cáncer de piel.
Referencia bibliográfica:
Yuan Lu, Wei Chan, Benjamin Y. Ko, Christopher C. VanLang, and James R. Swartz. Assessing sequence plasticity of a virus-like nanoparticle by evolution toward a versatile scaffold for vaccines and drug delivery. PNAS, 21 de Septiembre, 2015.
Yuan Lu, Wei Chan, Benjamin Y. Ko, Christopher C. VanLang, and James R. Swartz. Assessing sequence plasticity of a virus-like nanoparticle by evolution toward a versatile scaffold for vaccines and drug delivery. PNAS, 21 de Septiembre, 2015.
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