La nanotecnología de ADN está revolucionando el campo de la salud con aplicaciones innovadoras tanto en diagnóstico como en terapia. Este enfoque de "abajo hacia arriba" implica la creación de nanoestructuras mediante el autoensamblaje de moléculas de ADN, permitiendo un control preciso sobre su tamaño, forma y funcionalidad.
Actualmente, se está desarrollando una amplia gama de estas estructuras de ADN diseñadas con funcionalidades precisas para su uso tanto con fines diagnósticos como terapéuticos. “En referencia al diagnóstico, se desarrollan biosensores para identificar biomarcadores en disolución (biopsia líquida). También para la detección y monitorización de estos biomarcadores en el organismo, mediante técnicas de imagen de relevancia preclínica en modelos animales”, ha explicado en ConSalud.es Silvia Hernández Ainsa, investigadora ARAID en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA).
En cuanto a su aplicación a nivel terapéutico, la nanotecnología de ADN ofrece un potencial prometedor. Se están diseñando nanoestructuras adaptadas para diversas modalidades terapéuticas, desde la quimioterapia hasta la inmunoterapia y la terapia génica. Uno de los focos de esta tecnología ha sido el desarrollo de estructuras de ADN para combatir condiciones patológicas relacionadas con el sistema inmunológico. “En lo que respecta a la inmunoterapia, por ejemplo, se están integrando anticuerpos en plataformas a base de estructuras de ADN que activan células del sistema inmune, como los linfocitos T”, añade Hernández Ainsa.
Se están integrando anticuerpos en plataformas de ADN para activar células del sistema inmune
Durante la pandemia de COVID-19, se observó un creciente interés en utilizar nanoestructuras de ADN como una plataforma para desarrollar vacunas contra el virus SARS-CoV-2. Estas vacunas están diseñadas para llevar antígenos específicos del virus, junto con secuencias especiales que actúan como adyuvantes, es decir, sustancias que refuerzan la respuesta inmune del cuerpo ante el antígeno.
Lo que hace que la nanotecnología de ADN sea particularmente ventajosa en este contexto es su capacidad para integrar de manera precisa una cantidad definida de estos agentes inmunoestimulantes en la vacuna y controlar la distancia entre ellos. Esto significa que los científicos pueden ajustar con precisión y establecer como están dispuestos en la estructura de la vacuna. Esto es crucial para optimizar la respuesta inmune y mejorar la eficacia de la vacuna contra el virus.
La investigadora ARAID en el INMA aclara que “esta propiedad permite optimizar la eficacia terapéutica de estas nanoestructuras, estudiando la actividad de combinaciones controladas variando el número y la disposición espacial de los agentes funcionales incorporados de modo sistemático, buscando potenciar efectos sinérgicos entre los mismos”,
PREVENCIÓN Y PERSONALIZACIÓN
La nanotecnología de ADN también está contribuyendo a la medicina personalizada al permitir la creación de nanoestructuras adaptadas a las características genéticas y biomoleculares de cada paciente. Esto podría abrir nuevas posibilidades en el tratamiento de enfermedades, al permitir terapias más específicas y efectivas.
“La fácil adaptabilidad en la composición de nucleótidos de estas nanoestructuras las hace especialmente interesantes para terapias avanzadas personalizadas basadas en terapia génica. Así, tras una detección precisa y personalizada de genes o biomarcadores asistida por los grandes avances en las técnicas ómicas, se podría diseñar las nanoestructuras que integren secuencias que modulen una expresión génica aberrante de un paciente determinado”, declara Hernández Ainsa.
Las nanoestructuras pueden ser diseñadas para liberar medicamentos solo cuando ciertos biomarcadores están presentes en el cuerpo. Esto significa que la terapia se activa solo cuando es necesaria. Además, estas nanoestructuras tienen características prometedoras para la inmunoterapia. Pueden ser ajustadas para llevar agentes que estimulan el sistema inmunológico en cantidades específicas y a lugares específicos del cuerpo. Esto podría llevar a tratamientos más efectivos y poderosos.
Sin embargo, el propósito final de la medicina moderna es la prevención de enfermedades, un papel que esta tecnología desempeña de manera efectiva y proactiva. Por un lado, como biosensores que permiten la detección de patógenos, de biomoléculas relacionadas con infecciones y también biomarcardores de enfermedades de origen no infeccioso. Además, también se ha demostrado a nivel celular que las nanoestructuras de ADN pueden actuar como trampas para capturar y, por tanto, neutralizar la acción ciertos virus, así como de encapsulantes de agentes antimicrobianos.
“Un diagnóstico temprano y personalizado puede mejorar significativamente el pronóstico de la enfermedad"
“Un diagnóstico temprano y personalizado puede mejorar significativamente el pronóstico de la enfermedad. Por otra parte, como se ha indicado anteriormente, la nanotecnología de ADN también ha mostrado potencial para el desarrollo de plataformas de interés como vacunas”, afirma Silvia Hernández.
Sin embargo, a pesar de su gran potencial, la aplicación de la nanotecnología de ADN en la medicina también plantea desafíos éticos y de seguridad. “La amplia gama de nanoestructuras creadas y la capacidad de modificarlas químicamente dificulta el poder definir de manera uniforme sus propiedades preclínicas, lo que requiere un análisis detallado para cada diseño específico generado”, añade la investigadora.
Para favorecer un futuro salto a la clínica será necesario tener una idea clara y bien tabulada a nivel preclínico de sus propiedades farmacocinéticas, su distribución sistémica y los procesos de eliminación del organismo, así como de su inocuidad en organismos superiores, incluso a nivel de proteómica para descartar posibles efectos adversos a largo plazo. En cualquier caso, estudios recientes apuntan a una baja inmunogeneicidad y ausencia de toxicidad aguda de este tipo de nanoestructuras.
“En nuestro laboratorio, estamos investigando específicamente su uso en enfermedades cardíacas"
La nanotecnología del ADN es una tecnología prometedora en el campo de la salud, con muchas posibles aplicaciones en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Estas nanoestructuras están especialmente bien adaptadas para desarrollar terapias genéticas personalizadas. “En nuestro laboratorio, estamos investigando específicamente su uso en enfermedades cardíacas. Nuestro enfoque implica combinar secuencias terapéuticas basadas en microARNs y hebras de ADN con secuencias que pueden reconocer células del corazón, llamadas cardiomiocitos. Esto nos permite dirigir nuestras nanoestructuras selectivamente hacia el tejido cardíaco”, concluye la investigadora ARAID en el INMA.
El valor de la nanotecnología de ADN está en su gran potencial. Según el informe, en 2023 este mercado valía 4 mil millones de dólares (3.685 millones de euros), y se prevé que crezca significativamente. Se espera que alcance los 26 mil millones de dólares (23.955 millones de euros) en 2031, con una tasa de crecimiento anual del 25% entre 2024 y 2031.