Desarrollan nanopartículas de quitosano para su utilización en terapia génica

El quitosano es un polímero obtenido a partir de la quitina, el segundo compuesto más abundante en la naturaleza, el cual se encuentra en la formación de los exoesqueletos de los crustáceos, insectos y paredes de hongos. Ha sido altamente estudiado por la ciencia, ya que gracias a sus propiedades biodegradables, biocompatibles y no tóxicas ha mostrado diversas aplicaciones en una gran variedad de sectores industriales, como la biomedicina, farmacosmética, agricultura y los alimentos.

Las nanopartículas obtenidas a partir de este compuesto son un vehículo altamente efectivo para reemplazar el gen defectuoso causante de un padecimiento por una copia sana y funcional, desactivar los genes que generan complicaciones e introducir nuevos o modificados que ayudan al cuerpo a combatir o tratar la enfermedad.

En la Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán, las doctoras María Eugenia Aranda Barradas y Susana Patricia Miranda Castro, adscrita y responsable del Laboratorio 4 de Biotecnología, respectivamente, incursionaron en esa técnica terapéutica para desarrollar nanopartículas biodegradables a base de quitosano para el envío dirigido de genes a células tumorales.

El candidato ideal

En la terapia génica el uso de vehículos es necesario para que la llegada del material genético sea exitosa, a éstos se les conoce como vectores y pueden ser virales o no virales; sin embargo, los segundos son más económicos y fáciles de producir, además su falta de antigenicidad posibilita una administración repetida con menores riesgos patológicos.

Un material utilizado para la creación de vectores no virales es el quitosano, que cuenta con características fisicoquímicas y biológicas que lo convierten en un candidato ideal para el envío de genes, pues no es citotóxico, tiene una alta afinidad por el ADN y permite el acoplamiento de ligandos.

Dirigidas al tratamiento de cáncer cervical

El uso de vectores no virales implica el diseño de una nanopartícula (cuya dimensión es menor a 100 nanómetros) que sea capaz de encapsular los ácidos nucleicos terapéuticos, que llegue intacta al lugar deseado y cumpla con su objetivo.

El equipo de trabajo de la FES Cuautitlán se ha centrado en el uso de quitosano como un polímero que encapsula al gen terapéutico, al cual le han añadido ligandos que aumentan las probabilidades de que el material genético sea internalizado por la célula. Esto permite la terapia dirigida, base de la medicina de precisión.

“También hemos acoplado pequeñas señales, secuencias de aminoácidos que dictan la orden a los genes terapéuticos de arribar al núcleo de la célula, y, con esto, aumentar las probabilidades de éxito de la terapia”, detalló la doctora Aranda.

El primer paso de este desarrollo consistió en determinar el efecto que tiene el peso molecular del quitosano respecto a las características de las nanopartículas, pues las características fisicoquímicas resultan determinantes para este proceso. Gracias a esto, los universitarios detectaron que, a diferencia de otros sistemas con quitosano, la utilización de pesos moleculares bajos (20.6 sobre 57.5) es favorable para la obtención de nanopartículas funcionales.

Posteriormente, usaron dos biomoléculas (péptidos cariofílicos CGGGPKKKRKVED y PAAKRVKLD) que facilitan el direccionamiento del ADN terapéutico al núcleo. Además de realizar el acoplamiento del ligando Gastrin Releasing Peptide (GRP), que es altamente afín a las células tumorales, emplearon el gen HSVTK1, que codifica una enzima eficiente al metabolizar un profármaco ganciclovir, para generar un compuesto tóxico que ataque los tumores malignos.

Según la doctora Aranda, la investigación demostró que el uso de quitosano es factible por su condición biodegradable y que emplear las biomoléculas (CGGGPKKKRKVED y PAAKRVKLD) de localización nuclear y el ligando GRP aumenta la eficiencia de transfección, así como la eficacia curativa de las nanopartículas, lo cual ayuda a disminuir significativamente la viabilidad de células tumorales in vitro.

Los planes futuros consisten en administrar esas nanopartículas en modelos animales para determinar su biodistribución tras una administración sistémica. Igualmente, planean evaluar otro tipo de aplicaciones de la terapia génica con base en estos vectores, principalmente en diabetes y síndrome metabólico.

Entre las principales ventajas de la implementación de esa técnica está mejorar la calidad de vida de los pacientes. Hoy en día, “sí hay tratamientos que curen la enfermedad, es el caso de la quimio y radioterapia, pero los que lo logran son muy agresivos y no están dirigidos específicamente a las células tumorales”, finalizó.