11 . 02 . 2017 / Nº 56

Ondas de ultrasonido: nuevo vehículo de transporte de ARN

Hallan una técnica que permite la entrega rápida de ácido ribonucleico para tratar la inflamación del colon.

REDACCIÓN | Madrid - 11-02-2017

Un equipo de científicos del MIT (Massachusetts Institute of Technology) y del Brigham and Women’s Hospital (ambos en Estados Unidos) acaban de demostrar que es posible entregar de forma eficaz secuencias de ARN (ácido ribonucleico) a las células del colon mediante el empleo de ráfagas de ondas de ultrasonido. Modelado en ratones, este envío de hebras de ARN, se ha demostrado que, impide de manera drástica la producción de la principal proteína implicada en la enfermedad inflamatoria intestinal: “Lo que hemos descubierto es que los ultrasonidos permiten entregar moléculas con gran rapidez”, declara Carl Schoellhammer, postdoctorado en el Instituto Koch de Investigación contra el cáncer y uno de los autores de este estudio (publicado en la revista Gastroenterology); que añade, “en este caso, a través de dicho envío provocamos una caída drástica en la producción de proteínas inflamatorias”.

CÉLULAS DESTINO

Hasta el momento, la entrega de moléculas a un destino preciso, escogido, sobre el que se quiere actuar, había supuesto un auténtico reto para los investigadores
La entrega de ácidos nucleicos, como el ARN, a distintas células del organismo para mitigar o aumentar la presencia de una proteína objetivo es una estrategia que posee gran potencial para, en un futuro, convertirse en vehículo de tratamiento de múltiples enfermedades; sin embargo, hasta el momento, la entrega de moléculas a un destino correcto, sobre el que se desea actuar, había supuesto un auténtico reto para la comunidad científica. A través de este nuevo trabajo, el grupo de investigadores involucrado ha querido destacar que el uso de ultrasonidos resulta un método sencillo que, además, no requiere la formulación o encapsulación del ácido ribonucleico; ventajas todas ellas que abren una nueva vía para tratar trastornos gastrointestinales, así como otras partes del cuerpo.

“Tener la capacidad de suministrar grandes cantidades de este ácido puede tener un impacto muy positivo en los pacientes”, reafirma Giovanni Traverso, gastroenterólogo e ingeniero biomédico en el Brigham and Women’s Hospital, quien, junto con el profesor Robert Langer, también profesor del Instituto Koch, son los otros dos autores de este artículo científico.

PROPULSIÓN POR ULTRASONIDO

En 2015, el mismo grupo de trabajo informó del posible uso de ondas de ultrasonido para mejorar la entrega de fármacos en el tracto gastrointestinal. Los investigadores ya entonces analizaron el suministro de ácidos nucleicos como el ARN, cuyas moléculas se degradan con rapidez una vez se encuentran en el tracto y que, a su vez, son de difícil administración debido a que, para producir el efecto deseado, han de llegar al interior de las células que pretendemos tratar.

El ácido ribonucleico es propenso a descomponerse en el tracto gastrointestinal
El interés de los científicos por la forma en que se produce la entrega de ARN a las células responde al hecho de que fragmentos de un tipo de ARN, el de interferencia corta, pueden utilizarse para desactivar ciertos genes específicos. No obstante, como se mencionaba con anterioridad, el ácido ribonucleico es propenso a descomponerse en el tracto gastrointestinal. Para hacer frente a este impedimento, se han llevado a cabo múltiples investigaciones centradas en hallar un modo exitoso de empaquetar el ARN, dentro de partículas resistentes, o de sintetizarlo en formas resistentes, para protegerlo de las nucleasas y la degradación.


Ha sido esta investigación norteamericana, recientemente hecha pública, la primera que, de cara a suministrar ARN, no ha necesitado recubrimiento protector o modificaciones químicas especializadas para el ácido ribonucleico; y es que las ondas de ultrasonido lo acompañan a tal velocidad que no da tiempo a que se descomponga en el tracto gastrointestinal.

Los ultrasonidos tienen la capacidad de propulsar medicamentos y todo tipo de moléculas hasta las células destino gracias a un fenómeno llamado cavitación transitoria: en un rango de frecuencias bajas, los ultrasonidos generan burbujas diminutas dentro de la solución y, cuando dichas burbujas estallan, crean pequeños pero muy eficaces surtidores que empujan, en este caso, disparan el ARN hasta las células destino.

SOLUCIÓN DE AGUA Y RESULTADOS

Mediante este enfoque, y en ratones con colitis, los investigadores del MIT y del Brigham Women’s Hospital liberaron las hebras cortas de ARN que bloquean la producción de la proteína inflamatoria conocida como factor de necrosis tumoral alfa (TNFα). El ácido ribonucleico no modificado fue suministrado al colon de los roedores mediante un enema en solución acuosa. Simultáneamente, los científicos usaron una pequeña sonda para producir la “explosión” de ultrasonidos de 0,5 segundos, con frecuencias oscilantes entre los 20 y 100 kilohertzios.

Los animales que recibieron ARN a través de ultrasonidos experimentaron una reducción de entre siete y diez veces de los niveles de la proteína
Los animales que recibieron ARN a través de ultrasonidos experimentaron una reducción de, entre siete y diez veces, los niveles de la proteína, por lo que la inflamación casi desapareció. Además, la exposición a los ultrasonidos no tuvo ningún efecto secundario adverso en estos ratones. Asimismo, tampoco resultó contraindicada la acción desarrollada por el ácido ribonucleico. En este trabajo, para probar su aplicabilidad potencial, los investigadores también suministraron a los roedores el gen de luciérnaga que posibilita la bioluminiscencia, de cara a trazar fácilmente los resultados.

“SINFÍN DE POSIBILIDADES”

Aún ha de realizarse, coinciden sus responsables, mucho trabajo adicional para conseguir llevar la terapia por ultrasonidos a aplicaciones clínicas prácticas. De momento, llegar algún día a paliar y curar la enfermedad inflamatoria intestinal es su principal reto. Se calcula que esta enfermedad afecta aproximadamente a 1,6 millones de personas, tan sólo en Estados Unidos. “No existen muchas opciones de tratamiento para estos pacientes”, explica Traverso, que a su vez comenta, “la capacidad de administrar ARN a las células abre un sinfín de posibilidades en todo nuestro genoma”.

“Ahora puedes tomar una hebra de ARN y, sin hacer ninguna formulación, suministrársela de manera inmediata a un animal”
“Ahora puedes tomar una hebra de ARN y, sin hacer ninguna formulación, suministrársela de manera directa a un animal, llegar así a las células destino y obtener rápidamente lectura de si produce o no algún efecto sobre la enfermedad”, concluye Schoellhammer. Estos investigadores ya trabajan en dispositivos miniaturizados que portarán en un depósito fármacos y/o ARN, según se precise, hasta el estómago y otras partes del tracto intestinal, siempre a través de la emisión de ondas ultrasónicas.