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REPORTAJE: Las salidas terapéuticas, sin precedentes, de la tecnología derivada del ARNi

Mónica de Haro

La colaboración entre las compañías farmacéuticas es la clave para entender la rapidez del avance imparable de esta herramienta de investigación experimental. Unos y otros han decidido unir esfuerzos para el desarrollo de terapias basadas en el RNAi. Su aplicación a la biomedicina está levantando una gran expectación


Madrid (21-6-11).- El RNAi es una potente herramienta que está viviendo un gran desarrollo con fines terapéuticos, debido principalmente a dos hechos: todas las células contienen la maquinaria para llevar a cabo el RNA de interferencia y todos los genes son dianas potenciales. Esta tecnología presenta ventajas frente a la investigación de otro tipo de terapias, incluyendo un desarrollo racional a partir del conocimiento de la diana terapéutica sobre la que se quiere actuar, una gran especificidad de acción y un reducido número de efectos secundarios.

La tecnología derivada del ARNi ha revolucionado la forma en que la función génica es analizada. Esta tecnología representa una oportunidad única para identificar genes implicados en cualquier proceso biológico o enfermedad. Se espera que en un futuro pueda usarse para silenciar, por ejemplo, genes alterados en enfermedades tumorales, genes virales en pacientes seropositivos o los genes causantes de elevados niveles de colesterol en sangre, entre otras muchas indicaciones.

Orígenes y aplicaciones

En el año 2006 el premio Nobel en Medicina recayó sobre los profesores Andrew Z. Fire (Universidad de Stanford) y Craig C. Mello (Universidad de Massachusetts) por su descubrimiento de un nuevo mecanismo de regulación de la expresión génica, el ARN de interferencia (ARNi), del inglés RNA-Induced Silencing Complex. La razón para ello es que este descubrimiento ha posibilitado el desarrollo de herramientas genéticas con la capacidad de silenciar cualquier gen del genoma que se desee.

Previamente a este gran logro hubo otros momentos determinantes que merece la pena recordar. En los 90 se produjeron las primeras observaciones de silenciamiento de genes al querer mejorar cultivos de interés económico. El profesor Richard Jorgensen, de la Universidad de Arizona en Tucson, realizó numerosas pruebas para modificar genéticamente las petunias y obtener flores de un color rojo más intenso. Pero fracasó, las flores no eran rojas, eran blancas.

Sin embargo, Jorgensen sentó las bases del proceso de interferencia de ARN. Fue, en efecto, una anomalía en sus manipulaciones la que resultó ser finalmente determinante.

Poco después, en el 97, David Baulcombe intentó frenar la infección vírica en la planta del tabaco y descubrió que introducir genes virales en plantas transgénicas las protegía de la infección por el virus.

Pero hubo que aguardar al fin de los años 90 y a los primeros resultados obtenidos con un gusano y con una mosca para comprender las razones. Fueron los trabajos del profesor Andrew Fire (Carnegie Institute de Washington) y Craig Mello, publicados en 1998 en la revista "Nature", los que permitieron poner en evidencia la existencia del mismo fenómeno, la posibilidad de "silenciar" a un gen, en otras especies vivas.

Fire y Mello demostraron que la introducción de RNA de doble hebra (dsRNA por sus siglas en inglés) en el nemátodo Caenorhabditis elegans indujo la degradación del RNA mensajero (mRNA) que presentaba una secuencia complementaria a una u otra hebra del dsRNA, resultando en el silenciamiento del gen correspondiente. Esta degradación del mRNA, específicamente dependiente de la secuencia del mismo, fue llamada RNA de interferencia (RNAi). Este fenómeno de silenciamiento de genes en respuesta a dsRNA había sido observado previamente en plantas y hongos, siendo el RNA viral la fuente del dsRNA.

En cuanto a las características y funciones del denominado fenómeno RNAi destacan que es un mecanismo de control de la expresión génica, que permite estudiar la función de cada gen e identificar genes esenciales en procesos celulares, que facilita la regulación del desarrollo y el mantenimiento del genoma, que funcionan como un sistema de defensa contra virus, control de transposones o elementos génicos anómalos.

Además es una estrategia terapéutica potencial en enfermedades virales, en el descubrimiento de fármacos diana y terapia del cáncer así como en validar dichas dianas terapéuticas. También suelen utilizarse precursores de RNAi, ya sea RNA doble cadena del gen diana a reprimir o directamente RNA monocatenario complementario al RNAm a silenciar, y con cultivos celulares, generalmente el vehículo utilizado son liposomas.

Diferentes teorías afirman que el RNAi podría ser aplicado como tratamiento de enfermedades asociadas a la expresión o sobre-expresión de un gen conocido. El efecto esperado es detener o disminuir el mecanismo generador de la enfermedad, produciendo efectos secundarios tolerables o bien ninguno. Así pues, la investigación básica ha señalado como posibles blancos para terapia a productos de genes involucrados en ciclo celular, apoptosis, motilidad celular, transducción de señales, estrés oxidativo, desarrollo, etc. Lo anterior dio lugar a estudios pre-clínicos en modelos murinos y en primates no-humanos que incluyen el tratamiento de infecciones virales, enfermedades oculares, desórdenes neurodegenerativos, cáncer e infecciones por VIH.

Más aún, los avances logrados en dichos estudios ya fueron trasladados al campo de las pruebas clínicas en fase I, II y III en humanos. Según los investigadores el avance tan rápido del uso de RNAi en pruebas de fase clínicas no tiene precedente y los resultados obtenidos son alentadores.

Mecanismo de acción

El RNAi es un mecanismo biológico conservado que inhibe específicamente la expresión de genes a nivel post-transcripcional, en respuesta a la presencia de RNA de doble hebra que proviene de la propia célula (microRNA o miRNA) o del exterior de la misma (RNA pequeños de interferencia o siRNA).

La acción tiene lugar en el citoplasma celular. Es un proceso muy selectivo que degrada el RNAm complementario, permitiendo controlar así los niveles de proteínas (receptores, enzimas, ligandos...) codificadas por él y por tanto permite silenciar proteínas implicadas en procesos patológicos.

Identificado por primera vez como un mecanismo anti-viral conservado evolutivamente, el RNAi surge como un proceso natural de regulación de la expresión de genes en eucariotes y como una potente herramienta para el ‘silenciamiento’ artificial de genes en investigación, de manera específica mediante el empleo de pequeñas moléculas de doble cadena de RNA. Así, en los últimos 10 años, el RNAi se ha convertido en una invaluable y estandarizada herramienta de experimentación para la caracterización funcional de genes en todo laboratorio y en prácticamente toda área de la investigación científica.

De este modo la molécula de RNA, estructurada en una sola hebra, a la que sólo se le había asignado la única función de mensajera, encargándose de llevar la información para producir las proteínas, viajando desde el núcleo celular al lugar de su síntesis en el citoplasma, ha dejado de ser un simple mensajero (las moléculas de RNA son capaces de anular genes) sino que el RNA mensajero es también guardián.

Las nuevas funciones del RNA van más allá de su rol tradicional de transportador de información entre genes y proteínas, ya que cada vez cobran mayor importancia en el proceso vital.

La información genética de un individuo está escrita en su ADN y se organiza en genes. En el núcleo celular, estos genes transcriben la información genética contenida en su ADN a ARN mensajero (ARNm). Este ARNm abandona el núcleo y se une al ribosoma de la célula, que traduce la secuencia de ARNm a su correspondiente proteína/enzima. Esta traducción y síntesis proteica se puede bloquear actuando sobre el ARNm, tal y como hace el ARN de interferencia.

De modo que pequeñas moléculas de ARN complementarias a un ARNm conducen a la degradación de éste, impidiendo así su traducción en proteínas. “La clave está en que se trata de un novedoso mecanismo de protección que impide la creación de las mismas”, explica Ana Isabel Jiménez, directora de I+D de Sylentis.

Sylentis fue fundada en abril de 2006 como un spin-off de Genómica, donde se comenzó a trabajar RNAi desde el 2003, y pertenece al Grupo Zeltia. Es pionera en la investigación y desarrollo de nuevos fármacos basados en la tecnología del silenciamiento génico mediante ARN de interferencia (RNAi). El fin de la compañía, que se posiciona entre las cuatro primeras empresas a nivel mundial con productos basados en la tecnología del ARN de interferencia (RNAi) en ensayos clínicos, es encontrar moléculas con potencial terapéutico frente a diferentes enfermedades.

Ventajas y problemas

Son muchas las excelencias que se han atribuido a la tecnología del RNAi. Por ejemplo que puede sustituir tres métodos (knock-out, dominantes negativos e inhibidores químicos), que disminuye tiempo, coste y aumenta la especificidad y que es una técnica fácil y rápida.

Además facilita los análisis sobre tratamientos nuevos para el cáncer, enfermedades inflamatorias o infecciosas. Se pueden realizar experimentos en cualquier tipo celular de interés (in vivo e in vitro). La eficacia del sistema de interferencia radica en que RISC cataliza múltiples ciclos de interferencia in vivo.

La estabilidad y la administración son las principales desventajas. El principal problema que presenta el ARNi es la vía de administración. Es necesario que penetre en tejidos y células a una concentración terapéuticamente efectiva. Para ello es necesario realizar modificaciones estructurales que le confieran mayor resistencia a las nucleasas séricas y un tiempo de vida prolongado en los modelos animales.

La tecnología RNAi que utiliza Sylentis para el desarrollo de fármacos, reduce los plazos de las fases preclínicas, según nos explica la directora de I+D de la compañía. Su estrategia se dirige al diseño eficiente de siRNAs (short interfering RNAs) mediante programas bioinformáticos como el SIRFINDER, que permite el diseño óptimo de pequeños fragmentos de RNA (siRNAs) con potencial farmacológico. Inicialmente Sylentis ha centrado su actividad en el desarrollo de terapias para el tratamiento de glaucoma/hipertensión ocular, indicación a la que se han orientado los compuestos más avanzados en este momento. “En 2003 ya nos dimos cuenta de que era una herramienta accesoria de investigación y desarrollo con nuevas funcionalidades”, explica Ana Isabel Jiménez, directora de I+D de Sylentis. Era la oportunidad para enfocarnos hacia temas oculares basados en tecnología RNAi”.

Las principales áreas de investigación de Sylentis están centradas en enfermedades oculares como el glaucoma y dolor ocular asociado al síndrome del ojo seco, pero la directora de I+D de Sylentis añade que también trabajan en otros campos relacionados con enfermedades inflamatorias (de Crohn, colitis ulcerosa…), patologías del sistema nervioso central y enfermedades neurodegenerativas.

Sin duda, el pipeline de Sylentis es muy variado ya que la compañía no se centra sólo en una indicación, sino en una tecnología. La tecnología del RNAi puede utilizarse para el descubrimiento de fármacos y en el desarrollo de tratamientos para la mayoría de las patologías existentes. El tamaño del mercado potencial en ambas áreas está creciendo rápidamente y los primeros tratamientos con RNAi están ya en fases avanzadas de ensayos clínicos

Sylentis está focalizado en aplicaciones tópicas de RNAi: gotas tópicas oculares, administración intranasal y administración oral. Actualmente tienen productos para el glaucoma en FaseI/II en pacientes hipertensosoculares y con respecto al dolor ocular asociado al ojo seco, se ha completado la fase preclínica regulatoria y se va a comenzar la fase I con voluntarios en el año 2011. “Las expectativas son buenas en cuando al desarrollo clínico; si mantenemos el ritmo y si dan la eficacia que se espera es posible que en 2016 ya tengamos productos para el glaucoma en el mercado”, adelanta Jiménez.

Por otro lado, continúan avanzando en otras áreas como el sistema nervioso central. “El foco común son las aplicaciones localizadas al tejido diana, sin pasar por sangre”, explica Jiménez. En este sentido, Sylentis ha desarrollado un método para la administración de siRNAs al sistema nervioso central basado en la administración intranasal.

El sistema es especialmente ventajoso para evitar la administración sistémica, lo cual es muy complicado debido a la baja vida media que tienen los compuestos en sangre. Esta administración también evita el problema de “targeting” al SNC y las complicaciones de atravesar la barrera hematoencefálica.

Alianzas estratégicas

La coyuntura actual nos hace dudar del futuro de la industria y la investigación en España porque como dice la directora de I+D de Sylentis: “Todas las empresas tenemos capacidad de endeudamiento limitada y aunque nuestro objetivo es incrementar la cartera hemos concentrado nuestra financiación apostado por los productos más avanzados de la compañía porque no podemos tomar tantos riesgos. Estamos en una época de contención”.

Jiménez comenta la falta de ayudas públicas y explica que el modelo de Sylentis está basado en tener un alto grado de externacionalización y que colaboran con empresas europeas y americanas para sacar adelante sus proyectos. “El problema no es cuando están en fase de desarrollo sino cuando están en fase I/II, entonces no hay apoyo ni público ni privado”, añade. Estamos en desventaja con otros países europeos como Alemania o Francia que son los dos grandes motores en el sector biosanitario”.

“En España hay excelencia en cuanto al nivel de publicaciones pero luego no se refleja. Necesitamos más colaboración entre empresa y que se produzca esa transferencia, que se exploten los resultados”, concluye.

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