Desarrollan un método de síntesis de nanopartículas lipídicas de ARN que frena la fibrosis hepática y revierte los daños

Desde el éxito de la vacuna contra la COVID-19, las terapias de ARN han sido objeto de creciente interés en el mundo de la biotecnología. Estas terapias trabajan con el organismo para atacar la raíz genética de enfermedades e infecciones, un prometedor método de tratamiento alternativo al de los fármacos tradicionales.

Las nanopartículas lipídicas (LNP) llevan décadas utilizándose con éxito en la administración de fármacos. Las terapias aprobadas las utilizan como vehículos para administrar ARN mensajero (ARNm), que incita a la célula a fabricar nuevas proteínas, y pequeños ARN interferentes (ARNsi), que ordenan a la célula silenciar o inhibir la expresión de determinadas proteínas.

El mayor reto a la hora de desarrollar con éxito una terapia de ARN es su administración selectiva. La investigación se enfrenta ahora a las limitaciones actuales de los LNP, que han dejado a muchas enfermedades sin una terapia de ARN eficaz.

La fibrosis hepática se produce cuando el hígado se daña repetidamente y el proceso de curación da lugar a la acumulación de tejido cicatricial, lo que impide la función hepática saludable. Se trata de una enfermedad crónica caracterizada por la acumulación excesiva de matriz extracelular (MEC) rica en colágeno.

El tratamiento de la fibrosis hepática con terapias de ARN sigue siendo difícil debido a la falta de sistemas de administración dirigidos a los fibroblastos residentes en el hígado activado. Tanto la estructura sólida de los fibroblastos como la falta de especificidad o afinidad para dirigirse a estos fibroblastos han impedido que las actuales LNP penetren en los fibroblastos residentes en el hígado activado, por lo que son incapaces de administrar terapias de ARN.

Para abordar este problema y ayudar a proporcionar un tratamiento para los millones de personas que sufren esta enfermedad crónica, estos investigadores encontraron una nueva forma de sintetizar LNPs ligando-atado, aumentando su selectividad y lo que les permite dirigirse a los fibroblastos hepáticos.

Su estudio, publicado en la revista científica 'Nature Communications', muestra cómo un ligando de molécula pequeña incorporado en la síntesis del lípido ionizable, un componente clave de la LNP, crea afinidad con los fibroblastos activados del hígado, que son difíciles de detectar y responsables de la acumulación de colágeno.

La acumulación de colágeno va acompañada de un aumento de la expresión de la proteína de choque térmico 47 (HSP47), la proteína que impulsa la biogénesis y la secreción de colágeno. La sobreexpresión de la HSP47 y el aumento de la biogénesis del colágeno acaban provocando fibrosis.

Una vez que sus LNP llegan a la célula diana y penetran en ella, se libera ARNsi, que silencia la expresión de HSP47, inhibe la producción de colágeno y detiene la fibrosis en seco. El tratamiento, que ha demostrado su eficacia en ratones, es un tratamiento prometedor para la fibrosis hepática en humanos.

Este novedoso enfoque de la síntesis de lípidos ionizables es la clave para abrir muchas más puertas a la terapia de ARN para tratar diversas enfermedades.

"Para que las LNP fueran lo bastante selectivas como para dirigirse a las células estrelladas hepáticas, que son las que provocan la fibrosis, incorporamos a la estructura del lípido ionizable un ligando de anisamida, una molécula con gran afinidad por el receptor de estas células estrelladas. Esencialmente, creamos un mecanismo de cerradura y llave para dirigir y desbloquear la administración a estas células de difícil acceso", ha explicado Michael Mitchell.

Para crear una biblioteca de lípidos ionizables, el equipo juntó primero un precursor de ligando de anisamida (AA) y diferentes núcleos amino. A continuación, añadieron la cola hidrófoba para crear lípidos ionizables ligados a AA.

Se eligió la anisamida como ligando debido a su naturaleza neutra y estable, así como a su afinidad por los receptores sigma sobreexpresados en las células estrelladas. Una vez creada la biblioteca de LNP ligadas a AA, el equipo analizó su capacidad para dirigir y administrar la terapia a las células mediante un proceso de selección en dos rondas.

"Necesitábamos encontrar una LNP específica ligada a AA que fuera potente y selectiva. La primera ronda del proceso de selección se realizó examinando la capacidad de nuestras LNP para eliminar la proteína verde fluorescente (GFP) en fibroblastos para medir su potencia. La GFP proporciona una gran evidencia visual de cómo el ARN terapéutico desactiva la expresión génica en tiempo real", ha detallado Xuexiang Han, otro de los autores del estudio.

"En la segunda ronda, comprobamos la capacidad selectiva de la potente LNP. Lo hicimos bloqueando el receptor sigma para averiguar la importancia del grupo ligando AA específico en la capacidad de las LNP para penetrar en las células diana. Como era de esperar, demostramos que el grupo AA era significativo; tras el bloqueo del receptor sigma, perdíamos el mecanismo de bloqueo y la LNP ligada al AA no entraba en la célula diana", ha agregado Han.

El equipo identificó la AA-T3A-C12 como una LNP potente y selectiva portadora de ARNsi terapéutico capaz de lograr una reducción del 65 por ciento de la expresión de HSP47 en ratones, así como de mejorar la recuperación del tejido hepático dañado. Los resultados del estudio concluyen que la LNP AA-T3A-C12 supera a la LNP MC3, un vector no viral clínicamente utilizado que ha sido aprobado por la FDA para su uso en la terapia con ARN de células hepáticas.

Esta nueva LNP ligada a ligandos ofrece una forma de tratamiento de la fibrosis hepática y el método de síntesis permite adaptar las LNP a otras células y tejidos del organismo que antes eran difíciles de tratar.

"El potencial de las LNP es enorme. Estamos haciendo que las LNP sean más inteligentes y eficientes", ha resaltado Han. "Estamos entusiasmados por haber producido un tratamiento potencial que ataca la raíz genética de esta enfermedad hepática. Y, dado que este vehículo de administración de LNP funciona en las células fibróticas del hígado, puede conducir al desarrollo de un tratamiento para otros tipos de fibrosis en el organismo, como la fibrosis que surge en el pulmón o en tumores", ha remachado Mitchell.