Los virus son los organismos más abundantes y extendidos en la Tierra. También son algunas de las máquinas biológicas más eficientes. A pesar de su pequeño tamaño y su composición genética simple, estos patógenos pueden causar infecciones mortales y pandemias globales, como el SIDA, la gripe y el COVID-19.
Esto se debe a que los virus desarrollaron mecanismos eficientes para replicarse y ensamblar progenie en escalas de tiempo rápidas, del orden de minutos en el caso de virus bacterianos (bacteriófagos o simplemente fagos).
Si algunos de los mecanismos virales eficientes pudieran aprovecharse mediante la construcción de vectores virales artificiales (AVV), programados con moléculas terapéuticas, tales virus en lugar de replicarse en el huésped, podrían realizar reparaciones beneficiosas para restaurar la salud humana. Precisamente en este camino es en el que han avanzado especialistas de la Universidad Católica de América, Washington y de la Universidad de Purdue, West Lafayette, ambas de Estados Unidos.
Estos investigadores han construido partículas similares a virus artificiales capaces de ingresar a las células humanas para realizar tareas como la edición de genes. En un estudio de prueba de concepto que acaba de publicarse en Nature, el equipo utilizó un tipo de virus que infecta bacterias para diseñar un método de construcción de vectores virales artificiales que tienen un gran espacio interno para transportar material y una voluminosa área de superficie para programar y entregar las biomoléculas.
Los AVV pudieron administrar con éxito el gen completo de la distrofina en células humanas en el laboratorio y realizar varias operaciones moleculares para remodelar el genoma humano. Si bien se necesita más trabajo para evaluar su seguridad, el equipo dijo en su documento que “esta tecnología podría usarse en la clínica para tratar muchas enfermedades y trastornos humanos en el futuro”.
Curar con virus
Estos nanomateriales personalizables de gran capacidad podrían ser futuros candidatos prometedores para la terapia génica y la medicina personalizada. Los virus son máquinas biológicas eficientes capaces de replicarse y ensamblar progenie rápidamente. Los virus humanos naturales, como los lentivirus, se han diseñado previamente para administrar ADN o ARN terapéutico en animales, pero estos tenían capacidades de administración limitadas y varios problemas de seguridad. Aprovechar los mecanismos virales mediante la construcción de vectores virales artificiales programados con moléculas terapéuticas podría realizar reparaciones beneficiosas para ayudar a restaurar la salud humana.
Venigalla Rao, especialista del Centro de Investigación Médica de Bacteriofagos del Departamento de Biología de la Universidad Católica de América en Washington y primera autora del documento, diseñó junto a sus colegas un método para construir vectores virales artificiales (AVV) utilizando un tipo de virus que infecta bacterias llamado bacteriófago T4.
Estos AVV tienen un gran volumen interno y una gran superficie externa para programar y administrar biomoléculas terapéuticas. En experimentos de prueba de concepto, los autores generaron AVV que contenían cargas de proteínas y ácidos nucleicos para demostrar su uso en la ingeniería genómica.
La plataforma pudo introducir con éxito el gen completo de la distrofina en células humanas en el laboratorio y realizar varias operaciones moleculares para remodelar el genoma humano. Además, los AVV se pueden producir a bajo costo, con un alto rendimiento, y se descubrió que los nanomateriales son estables durante varios meses.
”Aunque es necesario seguir trabajando para evaluar su seguridad, este método es prometedor para su uso futuro en la clínica, con el fin de tratar muchas enfermedades humanas y trastornos raros. Esta plataforma ahora está preparada para aplicaciones terapéuticas, corrección de defectos en células humanas primarias, tanto ex vivo como in vivo. Sin embargo, requeriría diseños de carga útil específicos por ingeniería tradicional, así como el aprovechamiento de las tecnologías emergentes de nanopartículas de lípidos”, concluyó Rao.
El equipo que completó la investigación también estuvo integrado por Jingen Zhu, Himanshu Batra, Neeti Ananthaswamy, Marthandan Mahalingam, Pan Tao, Xiaorong Wu, Wenzheng Guo y Andréi Fokine.
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