Investigadores de la Facultad de Medicina Chan de la UMass han desarrollado una pequeña tecnología de ARN de interferencia (ARNip) que es lo suficientemente estable como para ser inhalada en los pulmones, donde potencialmente puede tratar enfermedades tan diversas como el asma, la fibrosis pulmonar y las infecciones virales como la COVID-19. El ARNip no suele ser lo suficientemente estable como para sobrevivir mucho tiempo en los pulmones, pero los investigadores modificaron químicamente los nucleótidos constituyentes para estabilizar las moléculas y ayudarlas a evadir la destrucción inmune. La tecnología está diseñada para silenciar genes que son cruciales en los procesos de enfermedad. En una demostración del potencial de la técnica, los investigadores crearon un tratamiento con ARNip que se dirige a un gen del SARS-CoV-2 y demostraron que podría reducir la traducción del gen entre un 60 y un 80%, previniendo la infección por COVID-19 en ratones.
Las imágenes fluorescentes del tejido pulmonar después del tratamiento (arriba, rojo) muestran la distribución local de ARNip modificado químicamente y un silenciamiento genético robusto en el pulmón.
A medida que pasan las semanas y los meses, los investigadores están ocupados creando nuevos tratamientos y tecnologías de diagnóstico que, con suerte, relegarán permanentemente al COVID-19 de un contagio que detendrá el mundo a una enfermedad rutinaria que se puede mitigar fácilmente. Con un poco de suerte, estas innovaciones también nos ayudarán a tratar muchas otras enfermedades. Parece que las crisis pueden sacar lo mejor de (algunos de) nosotros.
Esta última tecnología cumple muchos de estos requisitos. Se basa en ARNip, que son hebras cortas de ARN (de 20 a 24 bases de longitud) que pueden unirse al ARN mensajero (ARNm) que se ha transcrito del genoma y luego reclutar proteínas que escinden las hebras de ARNm en pedazos. En última instancia, esto evita que el ARNm se transcriba en una proteína y silencia eficazmente el gen objetivo.
“Si piensas en la célula como si fuera un enorme bloque de texto en un programa de procesamiento de textos, el ARNip es como una función de búsqueda y búsqueda; utilizando la combinación correcta de letras se puede encontrar cualquier palabra en el texto, o en esta analogía, cualquier secuencia genética”, dijo Jonathan K. Watts, investigador involucrado en el estudio. "Utilizando ARNip podemos subvertir el proceso de producción de proteínas eliminando secuencias específicas de ARNm que causan enfermedades antes de que se conviertan en una proteína, lo que nos permitirá tratar la enfermedad".
Hasta ahora, los investigadores han desarrollado un tratamiento con ARNip para la COVID-19. Para lograr esto, diseñaron la secuencia de ARNip para que se dirigiera al ARNm viral dentro de las células pulmonares infectadas. El ARNip era lo suficientemente estable como para llegar a los pulmones por vía intranasal. Eligieron un objetivo de ARNm que se encuentra en todas las variantes conocidas del SARS-CoV-2 y que, según la hipótesis, era esencial para la supervivencia viral.
En un modelo de ratón, el ARNip podría llegar a los pulmones, donde reduciría la expresión proteica del gen objetivo entre un 60% y un 80%, previniendo eficazmente la infección. Garantizar que las moléculas de ARNip fueran estables fue un aspecto importante de este éxito. "Optimizar el andamio químico es clave para la aplicación clínica de terapias con ARNip en el tejido pulmonar", dijo Watts. "Existen otros mecanismos de administración, como los ARN recubiertos de lípidos, que funcionan bien para tejidos como el hígado, pero este enfoque no es fácil de adaptar al pulmón".
Estudio en la revista PNAS : Los ARNip divalentes están biodisponibles en el pulmón y bloquean eficazmente la infección por SARS-CoV-2