Los científicos de la Universidad de Utah y la Universidad de Washington han desarrollado planos que instruyen a las células humanas a ensamblar un sistema de entrega similar a un virus que puede transportar carga personalizada de una célula a otra. Como se informó en línea en Naturaleza el 30 de noviembre, la investigación es un paso hacia un medio inspirado en la naturaleza para administrar terapias directamente a tipos celulares específicos dentro del cuerpo.
"Estamos cambiando nuestra percepción de virus como patógenos, a virus como inspiración para nuevas herramientas", dice Wesley Sundquist, Ph.D., copresidente del Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina de la Universidad de Utah. Éltambién es coautor principal del estudio con Neil King, Ph.D., profesor asistente en el Instituto de Diseño de Proteínas de la Universidad de Washington.
Las instrucciones cuidadosamente diseñadas establecen una serie de eventos autopropulsados que imitan cómo algunos virus transfieren su contenido infeccioso de una célula a la siguiente.
De los planos surgieron "nanocajas" con forma de balón de fútbol de autoensamblado, cuya estructura se informó anteriormente. Agregar piezas específicas de código genético de virus hizo que las nanocajas se empaquetaran dentro de las membranas celulares y luego se exportaran desdeComo un transbordador que sale de la Tierra para llevar mercancías a una estación espacial, las pequeñas cápsulas desacopladas de una celda, viajan a otra y atracan allí, vaciando su contenido al llegar.
En este caso, las nanojaulas protectoras transportaban carga que los científicos usaron como balizas orientadoras para rastrear los viajes de los barcos. Los siguientes pasos son diseñar nanojaulas que contengan drogas u otras moléculas pequeñas que se ensamblarían al estilo de fábrica en un conjunto de células, y enviado desde allí. Se espera que el cuerpo tolere mejor estos sistemas de administración basados en biología que otras nanopartículas hechas de materiales sintéticos.
"Ahora somos capaces de diseñar de manera precisa y consistente nuevas proteínas con estructuras a medida", dice King. "Dadas las funciones notablemente sofisticadas y variadas que realizan las proteínas naturales, es emocionante considerar las posibilidades que están disponibles para nosotros".
La decisión de los investigadores de modelar el sistema de envío microscópico después de que los virus no fue accidental. Los virus han perfeccionado sus habilidades para difundir eficazmente sus productos infecciosos a un gran número de células. Décadas de investigación, incluidas investigaciones en profundidad del virus de la inmunodeficiencia humana VIH del equipo de Sundquist, han llevado a una comprensión de cómo los patógenos logran este objetivo con tanta eficiencia.
Una prueba de si realmente comprende algo es construirlo usted mismo. Y eso es lo que los equipos de Sundquist y King han hecho aquí. "El éxito de nuestro sistema es la primera prueba formal de que así es cómo funciona la gemación de virus", comenta Sundquist.
Los virus les enseñaron que dicho sistema de entrega debe incluir tres propiedades esenciales: la capacidad de agarrar las membranas, autoensamblarse y ser liberado de las células. La introducción de errores de codificación en cualquiera de esos pasos detuvo los envíos.
"Estaba seguro de que esto necesitaría un ajuste fino pero estaba limpio desde el principio", dice el autor principal Jörg Votteler, Ph.D., un becario postdoctoral en bioquímica de la Universidad de Utah. Cuando el microscopista electrónico David Belnap, Ph.D. vio que las imágenes de las jaulas se alineaban estrechamente con los modelos de computadora, sabía que habían hecho lo que se propusieron diseñar. "Cuando es correcto, lo sabes", dice.
El sistema podría modificarse siempre que los tres principios básicos se dejaran intactos. Por ejemplo, los científicos podrían intercambiar jaulas de formas diferentes o hacer que otro tipo de membranas los rodee. La modularidad significa que los vasos se pueden personalizar para diversas aplicaciones.
Este estudio es una prueba de principio de que el sistema funciona, pero se necesita hacer más antes de que pueda aplicarse terapéuticamente. Los investigadores deberán determinar si las cápsulas pueden navegar largos viajes dentro de animales vivos, por ejemplo, y si pueden entregarmedicamentos en cantidades suficientes.
"Mientras sigamos impulsando el conocimiento, podemos garantizar que habrá buenos resultados, aunque no podemos garantizar qué o cuándo", dice Sundquist.
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Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de la Salud de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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