Avances en Terapias de Oligonucleótidos para la SMA

Los Oligonucleótidos (ONs) son pedacitos cortos de material genético sintético que se han vuelto importantes como medicamentos para tratar trastornos genéticos. Hasta ahora, 16 ONs diferentes han sido aprobados por las autoridades de salud para este propósito. Los ONs suelen estar compuestos por entre 18 y 30 bloques de construcción llamados nucleótidos.

Dentro de una célula, los ONs se adhieren a una secuencia específica de ARN basándose en las reglas de emparejamiento de bases, lo que afecta cómo se expresan los genes. Hay tres tipos principales de ONs. El primer tipo, conocido como oligonucleótidos que reclutan RNasa H, o gapmers, son de cadena sencilla y se unen a un ARN objetivo, provocando su degradación. El segundo tipo, ARN pequeños interferentes (siARNs), consiste en dos cadenas que trabajan juntas para silenciar moléculas de ARN específicas. El tercer tipo, ONs de bloqueo estérico, se unen al ARN pero no lo degradan. En cambio, evitan que otras proteínas o moléculas de ARN interactúen con él.

Uno de los ONs que ha llamado la atención se llama oligonucleótidos de cambio de empalme (SSOs). Estos son especialmente útiles para lidiar con enfermedades genéticas causadas por errores en la forma en que se ensambla el ARN. Algunas mutaciones genéticas pueden crear o interrumpir los bloques de construcción del ARN, afectando la estabilidad o función de las proteínas. Entre los medicamentos ON aprobados, cinco son SSOs. Nusinersen se usa para la Atrofia Muscular Espinal (SMA), mientras que otros, como casimersen, golodirsen, viltolarsen y eteplirsen, son para distrofia muscular de Duchenne (DMD).

Nusinersen está diseñado especialmente con modificaciones para ayudarlo a mantenerse estable en el cuerpo. Lo mismo ocurre con los PMOs empleados para los otros cuatro ONs. Estas modificaciones significan que pueden durar más en el cuerpo y unirse mejor a sus objetivos en comparación con versiones no modificadas.

#Atrofia Muscular Espinal y Terapia Génica

La SMA es un trastorno genético que afecta el sistema nervioso central y los músculos dañando las neuronas motoras. Este daño ocurre debido a un gen defectuoso conocido como SMN1. Los humanos tienen un gen similar llamado SMN2, que puede existir en diferentes cantidades en diferentes personas. Desafortunadamente, la mayor parte del SMN2 producido le falta una parte importante, lo que lo hace inestable y propenso a degradarse. Solo una pequeña fracción de SMN2 es de longitud completa y puede crear la proteína SMN funcional, que es crucial para la salud de las neuronas motoras. La cantidad de copias de SMN2 está relacionada con la gravedad de la enfermedad.

Para tratar la SMA, aumentar la producción de proteína SMN funcional a partir de SMN2 es un método validado. Nusinersen funciona mejorando cómo se procesa SMN2, permitiendo que se produzca más de la proteína de longitud completa.

A pesar de los avances, todavía hay desafíos para llevar los ONs a los lugares correctos en el cuerpo, especialmente fuera del hígado. Esto es importante porque la estructura química de los ONs los hace grandes y con carga negativa, lo que limita su movimiento dentro de las células.

Una forma común de administrar estas terapias es a través de inyecciones sistémicas, ya sea intravenosas o subcutáneas. Estos métodos son relativamente seguros y permiten que los ONs se propaguen rápidamente a través del torrente sanguíneo. Sin embargo, ciertos tejidos, como el músculo y el cerebro, no son muy buenos absorbiendo ONs. Las inyecciones locales pueden ayudar a entregar ONs en el sistema nervioso central, pero pueden ser más arriesgadas y complicadas en pacientes con condiciones difíciles.

#Estrategias para una Mejor Entrega

Para superar el problema de entrega, los investigadores están buscando formas de unir ONs a otras moléculas que les ayuden a entrar en las células de manera más efectiva. Ácidos grasos, lípidos, péptidos o anticuerpos se utilizan a menudo para lograr esto.

Un método particularmente prometedor implica el uso de conjugados de N-acetilgalactosamina (GalNAc), que pueden dirigirse efectivamente a las células del hígado. Al unirse a receptores específicos en estas células, mejoran la entrega de ONs y han llevado a varios tratamientos aprobados para enfermedades hepáticas.

Otro enfoque interesante se llama la plataforma de oligonucleótidos heterodúplex (HDO). Los HDOs consisten en una cadena activa de ON y una cadena portadora complementaria que ayuda a facilitar la entrega. Ha habido demostraciones exitosas de HDOs cruzando la barrera hematoencefálica y reduciendo los niveles de ARN objetivo en modelos animales.

Los investigadores querían ver si podían usar HDOs para entregar SSOs para tratar la SMA. Este método es ventajoso porque permite inyección sistémica, reduciendo los riesgos asociados con inyecciones locales y potencialmente mejorando la entrega tanto al sistema nervioso central como a los tejidos periféricos.

En un estudio, los investigadores probaron HDOs hechos de dos tipos de química para corregir el empalme en SMN2. En entornos de laboratorio utilizando células derivadas de pacientes, los HDOs mostraron que podían aumentar la producción de transcritos funcionales de SMN2.

#Pruebas In Vitro de la Eficacia de HDO

Los HDOs fueron probados en células de fibroblastos de tipo II de SMA que permitieron monitorear el empalme de SMN2. Los investigadores encontraron que tanto los HDOs de PMO como de MOE-PS eran efectivos para aumentar los niveles de SMN2 de longitud completa. Cuando miraron las células después de tratarlas con diferentes concentraciones de los HDOs, observaron un aumento claro en los transcritos de SMN2, confirmando que estos constructos estaban funcionando efectivamente en un modelo celular de SMA.

También evaluaron cuán estables eran estos HDOs en suero después de haber sido incubados durante ciertos tiempos. Mientras que una de las cadenas se degradaba rápidamente, la otra mostró buena estabilidad, sugiriendo que estos HDOs podrían tener potencial para aplicaciones in vivo.

#Experimentos In Vivo y Resultados

Tras los prometedores resultados in vitro, el equipo pasó a probar el HDO de MOE-PS en un modelo de ratón que tenía múltiples copias del gen humano SMN2. Los ratones recibieron una sola inyección intravenosa del HDO. Aunque no se notaron efectos secundarios importantes, se observaron algunos efectos transitorios como espasmos poco después de la inyección, pero no fueron severos.

Después de una semana, midieron los niveles de corrección de empalme de SMN2 en varios tejidos. En la médula espinal, el HDO llevó a modestos aumentos en los niveles correctos de SMN2, mientras que no se detectó actividad en el cerebro. Sin embargo, en tejidos periféricos como el corazón y los músculos, el HDO fue muy efectivo, lo cual es importante para el tratamiento general de la SMA.

Los hallazgos mostraron que el MOEHDO proporcionó beneficios significativos al empalme de SMN2 en los tejidos del corazón y los músculos. Esto podría tener importantes implicaciones para cómo se trata la SMA, considerando que la salud muscular es crucial para la supervivencia general del paciente y su calidad de vida.

#Conclusión y Direcciones Futuras

En general, este estudio demostró el potencial de los HDOs como un método para entregar terapias ON en el contexto de la SMA y posiblemente otros trastornos neuromusculares. Los resultados de los estudios in vitro y in vivo apuntan a la efectividad de estos constructos en mejorar el empalme de SMN2.

La investigación futura debería centrarse en perfeccionar los HDOs y sus métodos de entrega para maximizar sus efectos terapéuticos. Entender cómo se comportan estos HDOs dentro de las células y cómo se procesan las cadenas activas será crucial para desarrollar terapias más efectivas. Experimentos adicionales también podrían explorar estrategias de dosificación y combinaciones potenciales con otras terapias para mejorar los resultados para los pacientes con trastornos genéticos.

El esfuerzo continuo para mejorar la entrega y funcionalidad de los ONs ilustra el potencial de tratamientos innovadores para enfermedades genéticas y destaca la importancia de la investigación en este campo. A medida que los científicos continúan explorando nuevos métodos y refinando enfoques existentes, puede haber mejores perspectivas para los pacientes afectados por condiciones como la SMA y la DMD.