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¿Cómo funciona la terapia genética?

La terapia genética (también llamada terapia génica o genoterapia) funciona alterando el código genético para recobrar funciones de proteínas críticas. Las proteínas son los "caballos de batalla" de la célula y la estructura básica de los tejidos del cuerpo. Las instrucciones para producir proteínas se encuentran en el código genético de una persona y las variantes (o mutaciones) en este código pueden impactar la producción o función de proteínas que pueden ser críticas para el funcionamiento del cuerpo. Reparar o compensar los cambios genéticos que causan enfermedades puede ayudar a recuperar el papel que juegan estas proteínas y permitir que el cuerpo funcione como debe.  

La terapia genética puede compensar por alteraciones genéticas en dos formas:

  • La terapia de transferencia de genes introduce nuevo material genético en las células. Si un gen alterado causa que una proteína necesaria funcione mal o no se encuentre, la terapia de transferencia genética introduce una copia normal del gen para recuperar la función de la proteína. De forma alternativa, la terapia puede introducir un gen diferente que brinda instrucciones para una proteína que ayuda a la célula a funcionar de forma normal, a pesar de la alteración genética 
  • La edición del genoma es una técnica más nueva que podría utilizarse para terapia genética. En lugar de agregar material genético nuevo, la edición del genoma introduce herramientas de edición de genes que pueden cambiar el ADN existente en la célula. La tecnología de edición del genoma permite que se agregue, remueva o altere material genético en sitios precisos en el genoma. CRISPR-Cas9 es un tipo bien conocido de edición del genoma 

El material genético o las herramientas de edición genética que se insertan directamente en la célula por lo general no funcionan. En su lugar, un portador llamado vector está diseñado genéticamente para portar y entregar el material. Ciertos virus se utilizan como vectores porque pueden entregar el material al infectar la célula. Los virus se modifican para que no causen enfermedad cuando se usan en personas. Algunos tipos de virus, como los adenovirus, introducen el ADN en el núcleo de la célula, pero el ADN no se integra al cromosoma. Los virus también pueden entregar las herramientas de edición genética al núcleo de la célula. 

El vector puede inyectarse o administrarse de forma intravenosa directamente en un tejido específico en el cuerpo, para luego ser absorbido por células individuales. Alternativamente, se puede extraer una muestra de las células del paciente y exponerla al vector en un laboratorio. Luego, las células que contienen el vector son reinsertadas en el paciente. Si el tratamiento es exitoso, el gen nuevo entregado por el vector producirá una proteína que funcione o las moléculas editoras corregirán un error de ADN y restaurarán la función de la proteína.

La terapia genética con vectores virales ha sido exitosa, pero tiene riesgos. A veces el virus provoca una reacción inmunitaria peligrosa. Además, los vectores que integran el material genético en el cromosoma pueden causar errores que pueden resultar en cáncer. Los investigadores están desarrollando nuevas tecnologías que pueden entregar material genético o herramientas de edición de genes sin utilizar virus. Una de estas técnicas utiliza estructuras especiales llamadas nanopartículas como vectores para entregar el material genético o componentes de edición genética en las células. Las nanopartículas son estructuras increíblemente pequeñas que se han desarrollado para muchos usos. Para la terapia genética, estas pequeñas partículas están diseñadas con características específicas para ciertas células particulares. Las nanopartículas tienen menos probabilidades de causar reacciones inmunes que los vectores virales y son más fáciles de diseñar y modificar para propósitos específicos.

Los investigadores continúan trabajando para superar muchos desafíos técnicos de la terapia genética. Por ejemplo, los científicos están encontrando mejores maneras de entregar genes o herramientas de edición genéticas y dirigirlos a células particulares. También están trabajando para controlar de manera más precisa cuando el tratamiento funciona en el cuerpo.

Artículos de revistas científicas para información adicional (en inglés)

Bulcha JT, Wang Y, Ma H, Tai PWL, Gao G. Viral vector platforms within the gene therapy landscape. Signal Transduct Target Ther. 2021 Feb 8;6(1):53. doi: 10.1038/s41392-021-00487-6. PMID: 33558455. Free full-text article from PubMed Central: PMC7868676.

Duan L, Ouyang K, Xu X, Xu L, Wen C, Zhou X, Qin Z, Xu Z, Sun W, Liang Y. Nanoparticle Delivery of CRISPR/Cas9 for Genome Editing. Front Genet. 2021 May 12;12:673286. doi: 10.3389/fgene.2021.673286. PubMed: 34054927. Free full-text article from PubMed Central: PMC8149999.

Un nuevo gen se inserta directamente en una célula. Un portador llamado vector está diseñado genéticamente para entregar el gen. Un adenovirus introduce el ADN en el núcleo de la célula, pero el ADN no se integra en un cromosoma.

A new gene is inserted directly into a cell. A carrier called a vector is genetically engineered to deliver the gene. An adenovirus introduces the DNA into the nucleus of the cell, but the DNA is not integrated into a chromosome.
  • Terapia genética utilizando un vector de adenovirus (Gene therapy using an adenovirus vector) 
Crédito: Biblioteca Nacional de Medicina de los EE. UU.

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