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– No siempre es fácil llevar moléculas de una sustancia activa a donde deben estar en el cuerpo y dentro de las células, manteniéndolas intactas. Esto se debe a que algunas de estas moléculas se descomponen rápidamente y muchas de ellas, incluidas las moléculas de ARN, no son absorbidas fácilmente por las células. Si se utilizan como principios activos, necesitan un sistema de administración.
Cortesía de ETH por Fabio Bergamin: En las vacunas basadas en ARNm de COVID, por ejemplo, el ARN se empaqueta en una nanopartícula lipídica. Una desventaja de esto es que las nanopartículas lipídicas no son estables durante mucho tiempo a temperatura ambiente. En los últimos años, Tom Edwardson, científico senior del Departamento de Química y Biociencias Aplicadas de ETH Zurich, ha desarrollado una capa protectora única en la que las moléculas de ARN se pueden empaquetar y proteger fácilmente. Es una jaula de proteínas a nanoescala formada por 24 proteínas idénticas.
Debido a su pequeño tamaño, esta jaula no puede absorber una molécula de ARNm completa como las nanopartículas de lípidos que se usan en las vacunas COVID actuales. En cambio, la jaula de proteínas de Edwardson aloja moléculas de ARN más pequeñas, conocidas como ARN interferente pequeño, que permiten la inhibición sistemática de genes individuales en las células.
Fácil de cargar
Jaulas proteicas, que son muy fáciles de producir en bacterias mediante biotecnología. “Grupos de 24 proteínas individuales se organizan en cubos. Fue alucinante la primera vez que lo vi ”, dice Edwardson. Y mientras que otras capas de moléculas protectoras, como las nanopartículas de lípidos, resultan tener diferentes tamaños cuando se fabrican, las jaulas de proteínas tienen exactamente la misma forma y tamaño. “Esto es ideal, ya que el tamaño influye en las propiedades de los medicamentos, por ejemplo, si las células los absorben y cómo lo hacen”, explica el químico.
Otra ventaja de las jaulas de proteínas sobre otras opciones para proteger moléculas pequeñas de sustancia activa es que se pueden almacenar fácilmente a temperatura ambiente durante meses, sin necesidad de refrigeración. Finalmente, las jaulas en forma de cubo tienen una pequeña abertura en todos los lados, lo que facilita la carga de “mercancías” moleculares para el transporte: las jaulas de proteínas se pueden fabricar en grandes cantidades y luego llenar con la carga deseada. «Incluso pueden llenarse con fármacos de ARN específicos del paciente», señala Edwardson.
También para quimioterapia
Para desarrollar las envolturas de la proteína, Edwardson utilizó una estructura de proteína sintética existente que otros científicos habían desarrollado y cambió la secuencia de componentes de la proteína en varias posiciones clave. El objetivo era terminar con varios átomos cargados positivamente dentro de la jaula. Las moléculas de ARN están cargadas negativamente, lo que significa que son atraídas automáticamente a través de las aberturas de la jaula de proteínas por atracción eléctrica. “Nuestras jaulas son un ejemplo típico de ingeniería de proteínas. Hoy podemos modificar proteínas específicamente para crear nuevos objetos moleculares ”, dice Edwardson.
Desde entonces, ha mejorado aún más la caja de proteínas recubriendo el interior con una capa de tensioactivo. Esto permite que las moléculas insolubles en agua, como las terapias contra el cáncer, también se transporten tierra adentro. En el futuro, espera modificar el exterior de las jaulas de formas específicas, permitiendo controlar en qué células somáticas entran las jaulas de proteínas. ETH Zurich ha presentado dos patentes sobre las jaulas de proteínas de Edwardson.
Él y sus colegas ahora planean crear una escisión para desarrollar aún más las jaulas y prepararlas para el mercado. “El entorno en Suiza es ideal para iniciar una empresa”, dice. Le gustaría quedarse aquí de todos modos, también para estar cerca de las buenas oportunidades de escalada en las montañas.
Además, les enseña a sus compañeros más jóvenes del grupo de investigación lo importante que es hacer algo más que trabajar. Y que la gente debería viajar cuando sea joven, y que no hay nada de malo en tomarse un descanso entre un programa de grado y un programa de doctorado para trabajar. «No me arrepiento de trabajar como maestra, ya que aprendí mucho allí que todavía me beneficia hoy».
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