En teoría, las enfermedades con una causa genética podrían tratarse mediante el suministro de una versión correcta del gen defectuoso. Sin embargo, en la práctica, la entrega de nuevo material genético a las células humanas es difícil. Un método prometedor para la entrega de tales genes implica eluso de complejos de ADN / lípidos lipoplexos. Los científicos de la Universidad de Groningen ahora han utilizado simulaciones avanzadas para investigar cómo estos lipoplexos entregan fragmentos de ADN en las células. Los resultados, que fueron publicados en la revista eLife el 16 de abril, se puede utilizar para mejorar su eficiencia.
La idea detrás de la terapia génica es muy simple: si una enfermedad es causada por una versión particular de un solo gen, podría curarse reemplazando este gen. Por ejemplo, en la fibrosis quística, una mutación en el gen que codifica el genLa proteína reguladora de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística CFTR causa la enfermedad. Reemplazarla en las células de la mucosa con una copia que no lleve la mutación podría revertir esto.
Lipoplexes
Sin embargo, nuestros cuerpos son muy buenos para destruir ADN extraño, por lo que es difícil administrar un nuevo gen dentro de una célula. Los virus son muy buenos para entregar material genético en las células, pero también pueden activar las defensas del cuerpo, creando una respuesta inmune quepuede enfermar al paciente y eso en casos raros incluso ha demostrado ser letal. Es por eso que los científicos ahora están experimentando con complejos basados en lípidos, que son similares a las membranas celulares.
"Estos lipoplejos son captados por las células en una estructura llamada endosoma", explica Bart Bruininks, estudiante de doctorado en el grupo de Siewert-Jan Marrink, profesor de dinámica molecular en la Universidad de Groningen. Bruininks es el primer autor deel eLife papel. "El problema es que los endosomas digieren material, por lo que el ADN necesita escapar rápidamente", explica. El lipoplex puede fusionarse con la membrana del endosoma, permitiendo que el ADN ingrese a la célula. "Esto debería suceder de la manera más eficiente posible".para evitar la degradación. Es por eso que queremos saber exactamente cómo interactúan el lipoplex y la membrana del endosoma '.
canales de agua
Estudiar esta interacción a través de experimentos es difícil. Es por eso que Bruininks y sus colegas decidieron simular la interacción. "Nuestro grupo ya tiene una amplia experiencia en la simulación de fusión de membranas". Utilizando una simulación de dinámica molecular de grano grueso, el proceso de fusión entre el lipoplexy se visualizó la membrana del endosoma, así como el escape posterior del ADN. "Estas fueron simulaciones muy complejas de vanguardia", dice Bruininks.
El lipoplex contiene pequeños canales de agua que contienen el ADN. Los lípidos del lipoplex se fusionan con la membrana del endosoma. 'Los lípidos forman una conexión en forma de tallo y cuando ambas capas se fusionan, se abre un poro que conecta los canales de agua conel interior de la célula, permitiendo que el ADN escape ", dice Bruininks." Esta imagen de cómo funciona el proceso a nivel molecular nos ayuda a comprender cómo optimizarlo ". Predice que los ácidos grasos poliinsaturados acelerarán la fusión,permitiendo que el ADN escape al citoplasma de la célula más rápidamente. 'Esta predicción ahora podría ser probada en el laboratorio'.
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Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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