EUREKA proyecto E! 3371 Gene Transfer Agents ha logrado grandes avances en el desarrollo de nuevos portadores no virales capaces de introducir material genético en las células diana. Estos nuevos agentes, derivados de la 1,4-dihidropiridina (1,4-DHP) anfifílica catiónica, evitan los problemas de reacción del sistema inmunitario del receptor contra un portador viral.
Los socios del proyecto han desarrollado métodos para producirlos en grandes cantidades, lo que resuelve otro de los problemas con la entrega viral. Pero la mayor ventaja es que los nuevos compuestos son significativamente más efectivos para llevar ADN a los núcleos celulares que otros transportadores sintéticos estándar; aumentando la posibilidad de que el ADN controle con éxito los genes defectuosos y la enfermedad.
La terapia génica implica la inserción de ADN en células humanas dentro del cuerpo para tratar enfermedades. La técnica aún está en sus inicios y se ha demostrado con éxito solo en la última década. La mayor parte de la investigación se ha centrado en las posibilidades de tratar enfermedades hereditarias relacionadas con un defecto genético, y la técnica también tiene usos potenciales en el tratamiento de las primeras etapas del cáncer y en enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas.
La terapia génica se enfrenta a muchas dificultades como método práctico; una de las cuales es que el ADN es una estructura grande y complicada que debe entregarse y unirse a la sección correcta del conjunto de ADN del receptor. Se están utilizando o investigando varios métodos para introducir ADN en las células (un proceso conocido como transfección): mediante virus, agentes químicos o inyección física.
Virus o portadores químicos
Con los portadores virales, el ADN que se va a introducir se inyecta en el virus, que lo lleva a la célula a través de una vesícula formada alrededor de la partícula del virus por la pared celular. Una vez dentro de la célula, la vesícula se rompe y el virus inyecta el ADN en el núcleo de la célula. La ruta viral, sin embargo, tiene desventajas importantes. El sistema inmunitario de la persona que recibe el tratamiento a menudo interfiere con la actividad viral; y los virus pueden tener efectos secundarios mutagénicos impredecibles. También la producción a gran escala de vectores virales es problemática.
Ya se conoce una amplia gama de agentes químicos capaces de formar un complejo de 1,4-DHP con el ADN y entregarlo en las células del receptor. Estos agentes son mucho más fáciles de producir a gran escala que los virus y, por lo general, no provocan una respuesta inmunitaria. Sin embargo, no son tan efectivos para introducir el ADN como los portadores virales.
Buscando lo mejor de ambos mundos
El reto al que se enfrentaban los socios del proyecto EUREKA era combinar la eficacia de los vectores víricos con las ventajas de producción y f alta de respuesta inmunitaria que mostraban los agentes químicos. Los científicos del Instituto de Síntesis Orgánica de Letonia y la Universidad de Kuopio en Finlandia habían descubierto nuevos grupos de posibles agentes de transferencia de ADN: derivados de 1, 4-DHP. Se descubrió que estos compuestos eran más efectivos en la transferencia de genes que dos agentes estándar de administración de genes ampliamente utilizados (conocidos como DOTAP y PEI 25) y el descubrimiento estaba cubierto por una patente. Este hallazgo ofreció la emocionante perspectiva de una mayor eficiencia de un portador no viral.
El profesor Arto Urtti de la Universidad de Helsinki (anteriormente de Kuopio) explica: "Cuando estos compuestos están en solución y se agrega ADN, se unen. La molécula de ADN grande y suelta se colapsa y partículas diminutas de alrededor de 10-50 nm en Se forman nanopartículas de diámetro, compuestas de ADN y transportador. Cuando se presenta esto a las células, las nanopartículas se unen a la superficie celular, que se pliega hacia adentro para formar una vesícula dentro de la célula. Las partículas luego escapan de la vesícula, liberando el ADN.
Investigadores de la Universidad de Helsinki descubrieron que, de todos los compuestos probados, los más efectivos fueron los que consiguieron transferir el ADN al núcleo. El mecanismo por el que el ADN entra en el núcleo aún no se comprende con claridad, pero se sabe que la transferencia de genes es más eficaz en células que se están dividiendo activamente, p.gramo. células cancerosas.
Dr. Aiva Plotniece, Dr. Arkadijs Sobolevs y sus colegas del Instituto de Letonia se dispusieron a sintetizar docenas de diferentes compuestos derivados de DHP. El Dr. Plotniece comenta: "La gran ventaja de estos compuestos es el fragmento biológicamente activo de 1,4-DHP que, con la sustitución adecuada, puede mostrar ciertas propiedades biológicas y fisicoquímicas. Durante el proyecto hemos diseñado diferentes 1,4-DHP, lo que nos permitió establecer relaciones estructura-actividad."
El tercer socio del proyecto, el productor químico independiente de Letonia Bapeks, aportó su experiencia en síntesis a gran escala y asesoró a los investigadores del Instituto de Letonia sobre la mejor manera de ampliar la metodología de síntesis. A continuación, los compuestos se distribuyeron a otros colegas investigadores de Letonia, Finlandia y Lituania para que los estudiaran más a fondo. En la actualidad, los socios del proyecto creen que los principales usos serán en experimentos de laboratorio, y se necesita mucha más investigación antes de que puedan usarse para la transferencia de genes en el cuerpo humano.
Los socios del proyecto EUREKA creen que, aunque se necesita más investigación, el proyecto ha tenido mucho éxito. "Fue el primer gran proyecto importante para nosotros", dice el Dr. Sobolevs. "Hemos ampliado significativamente los usos potenciales de los derivados de 1, 4-dihidropiridina autoensamblados en nanomedicina, administración de genes e incluso en sistemas de administración de fármacos". El equipo del proyecto descubrió que el apoyo de EUREKA fue de gran ayuda para preparar, gestionar e informar sobre el proyecto. También fue a través de EUREKA que los otros socios conocieron Bapeks.
