Diseñado un biocompuesto con un edulcorante para usar en terapias genéticas

Un equipo de investigación de la Universidad de Huelva ha validado en microalgas y líneas celulares humanas un polímero basado en un edulcorante, el manitol, que facilita transcripciones genéticas. Los resultados lo proponen como candidato para utilizarlo como transportador en terapias génicas contra el cáncer y otras enfermedades, así como en biotecnología.

Una perfecta orquesta de moléculas trabaja en el interior de nuestras células para completar los procesos y funciones fundamentales que nos mantienen vivos y sanos. La partitura que les va marcando las pautas de acción es el ADN, que va entonando las piezas necesarias para indicarle cómo debe comportarse, qué proteínas debe sintetizar, qué tóxicos debe eliminar o qué enzimas debe activar para un correcto desarrollo del organismo completo.

Sin embargo, en ocasiones, hay alguna nota discordante que se debe cambiar para que la sinfonía siga siendo una obra maestra. Esa es la tarea de las terapias génicas modernas que plantean la posibilidad de acceder a esa partitura completa y realizar las modificaciones necesarias para que cada miembro de la orquesta siga tocando la melodía que debe.

Pero llegar hasta el ADN en el interior de las células no es tarea fácil. El objetivo de muchos investigadores es encontrar moléculas capaces de interactuar en el núcleo para que cumpla una misión específica. Se trata de encontrar el vehículo idóneo para que el mensajero cambie la nota concreta en el centro de operaciones de las células. Por ejemplo, que exija a las células cancerígenas que anulen su crecimiento y reproducción.

Mediante la transfección se permite la introducción de material genético y la transformación del ADN del organismo con el uso de nanotransportadores, como el creado por los investigadores, denominado PUMan.

Las terapias génicas para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades están evolucionando en los últimos años. Pero estas moléculas mensajeras deben cumplir una serie de condicionantes que no siempre se satisfacen. Por un lado, deben poder acceder mediante la membrana celular al núcleo. Allí deben comportarse como transcriptores del ADN para replicar la información que deben transmitir y, por último, deben ser eliminadas sin que supongan un problema de toxicidad para la célula.

Azúcar de la buena

En esta línea, investigadores de las universidades de Huelva y Sevilla en colaboración con Cabimer, han validado una nueva molécula creada a partir del manitol, un azúcar, para realizar transcripciones genéticas y transformaciones en el núcleo de las células. Las características de estas cápsulas las postulan como buenas candidatas para su uso en terapias médicas y en biotecnología.

Así, las moléculas basadas en manitol demuestran cumplir con las expectativas que se espera de un poliplejo, como se denominan a estos compuestos formados por un polímero y ADN. En el artículo publicado en la revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces los expertos describen el comportamiento de esta molécula, a la que han llamado PUMan, en una microalga y en células humanas.

Concretamente, con la incorporación de esta molécula en la microalga analizada han logrado una resistencia de este organismo a algunos antibióticos. Esto permite abrir un campo de investigación amplio en el sector de la resistencia ante plagas y enfermedades en el sector agrícola. “La transfección es uno de los campos más ambiciosos de la bioingeniería, ya que permite la introducción de material genético y la transformación del ADN del organismo mediante el uso de nanotransportadores sin toxicidad ni efectos adversos para las células”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva Manuel López, autor del artículo.

Imágenes tridimensionales de la evolución estructural del ADN tras la adición del nuevo compuesto.

Los estudios sobre células humanas también han resultado prometedores, aunque requieren de más ensayos para que su uso sea una realidad en la práctica de las terapias génicas dirigidas como las que actualmente se llevan a cabo contra el cáncer.

Atravesar las células

El complejo formado por el nanotransportador y el ADN debe tener carga positiva para poder atravesar la membrana celular, que tiene carga negativa. El manitol la tiene, por lo que permite el traspaso y su llegada al núcleo celular sin problemas. Por otro lado, el compuesto que incluye las moléculas de ADN que se quieren introducir en el núcleo, debe plegarse en el interior del polímero para que no pierda la estructura de doble hélice. De esta manera el ADN que se introduce queda encapsulado adoptando una forma compacta y así poder traspasar la membrana celular.

Una vez en el interior de la célula, el polímero se degrada y deja libre el ADN que se desea replicar, uniéndose al autóctono que recibe la información. Así se consigue la transformación celular y, según el caso, la producción de nuevas proteínas o la activación de enzimas, entre otras funciones. Además han confirmado su capacidad biodegradable una vez cumplida su misión en el núcleo.

De esta manera, el manitol se convierte en el responsable de trasladar el nuevo pentagrama que debe tocar la orquesta para que la música siga sonando. A medida que la investigación continúa avanzando en este campo, las notas de esta sinfonía molecular seguirán revelando más oportunidades para abrir nuevas puertas a tratamientos médicos innovadores y lograr mayor resistencia ante amenazas.

Referencia:

David Pérez, María Luisa Moyá, María Bautista, Rosa León, Ana Molina-Márquez, Marta Vila, Lucía Romero-Azogil, Elena Benito, María de Gracia García-Martín, Paula Moreno-Gordillo, Iván V. Rosado, Fernando R. Balestra, Pablo Huertas, Manuel López-López y Pilar López-Cornejo. ‘A novel biocompatible polymer derived from D-mannitol used as a vector in the field of genetic engineering of eukaryotic cells’. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2023.