Investigadores de las universidades de Huelva y Sevilla en colaboración con Cabimer, ubicado en el Parque Científico y Tecnológico Cartuja, han validado una nueva molécula creada a partir del manitol, un azúcar, para realizar transcripciones genéticas y transformaciones en el núcleo de las células. Las características de estas cápsulas las postulan como buenas candidatas para su uso en terapias médicas y en biotecnología.

Las terapias génicas para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades están evolucionando en los últimos años. Encontrar moléculas capaces de interactuar en el núcleo celular para que cumplan una misión específica es el objetivo de muchos investigadores. Se trata de encontrar el vehículo idóneo para que el perfecto mensajero lleve una orden al centro de operaciones de las células. Por ejemplo, que exija a las células cancerígenas que anulen su crecimiento y reproducción.

Pero estas moléculas mensajeras deben cumplir una serie de condicionantes que no siempre se satisfacen. Por un lado, deben poder acceder mediante la membrana celular al núcleo. Allí deben comportarse como transcriptores del ADN para replicar la información que deben transmitir y, por último, deben ser eliminadas sin que supongan un problema de toxicidad para la célula.

Mediante la transfección se permite la introducción de material genético y la transformación del ADN del organismo con el uso de nanotransportadores, como el creado por los investigadores, denominado PUMan.

Así, las moléculas basadas en manitol demuestran cumplir con las expectativas que se espera de un poliplejo, como se denominan a estos compuestos. Son polímeros y ADN, que llevan información sobre cómo debe comportarse la célula, qué proteínas debe sintetizar, qué tóxicos debe eliminar o qué enzimas debe activar para un correcto desarrollo del organismo completo. En el artículo ‘A novel biocompatible polymer derived from D-mannitol used as a vector in the field of genetic engineering of eukaryotic cells’ publicado en la revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces los expertos describen el comportamiento de esta molécula, a la que han llamado PUMan, en una microalga y en células humanas.

Concretamente, con la incorporación de esta molécula en la microalga analizada han logrado una resistencia de este organismo a algunos antibióticos. Esto permite abrir un campo de investigación amplio en el sector de la resistencia ante plagas y enfermedades en el sector agrícola. “La transfección es uno de los campos más ambiciosos de la bioingeniería, ya que permite la introducción de material genético y la transformación del ADN del organismo mediante el uso de nanotransportadores sin toxicidad ni efectos adversos para las células”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva Manuel López, autor del artículo.

Los estudios sobre células humanas también han resultado prometedores, aunque requieren de más ensayos para que su uso sea una realidad en la práctica de las terapias génicas dirigidas como las que actualmente se llevan a cabo contra el cáncer.

Atravesar las células

El complejo formado por el nanotransportador y el ADN deben tener carga positiva para poder atravesar la membrana celular, que tiene carga negativa. De ahí que las moléculas que se buscan para encapsular las cadenas de ADN deban ser catiónicas. Así, el manitol, al ser un grupo glucosídico, positivo, permite el traspaso y su llegada al núcleo celular sin problemas.

Por otro lado, los vectores plásmidos, es decir, el compuesto que incluye las moléculas de ADN que se quieren introducir en el núcleo, deben plegarse en el interior del polímero para que no pierdan la estructura de doble hélice. De esta manera el ADN que se introduce queda encapsulado adoptando una forma compacta y así poder traspasar la membrana celular.

Imágenes tridimensionales de la evolución estructural del ADN tras la adición del nuevo compuesto.

Una vez en el interior de la célula, el polímero se degrada y deja libre el ADN que se desea replicar, uniéndose al autóctono que recibe la información. De esta manera, se consigue la transformación celular y, según el caso, la producción de nuevas proteínas o la activación de enzimas, entre otras funciones.

También han descrito el grado de toxicidad en ambos tipos de células confirmando además la biocompatibilidad y su capacidad biodegradable una vez cumplida su misión en el núcleo.

Los expertos continúan sus ensayos para adecuar los plásmidos utilizados en líneas celulares humanas con el objetivo de lograr mejores resultados y así poder proponer a PUMan como el nuevo nanotransportador para terapia génica. El trabajo se ha financiado mediante fondos propios de los grupos de investigación participantes a través del Plan Andaluz de Investigación, Desarrollo e Innovación de la Junta de Andalucía.

Reportaje sobre esta nota de prensa: Un azúcar como vehículo de ADN

Referencias

David Pérez, María Luisa Moyá, María Bautista, Rosa León, Ana Molina-Márquez, Marta Vila, Lucía Romero-Azogil, Elena Benito, María de Gracia García-Martín, Paula Moreno-Gordillo, Iván V. Rosado, Fernando R. Balestra, Pablo Huertas, Manuel López-López y Pilar López-Cornejo. ‘A novel biocompatible polymer derived from D-mannitol used as a vector in the field of genetic engineering of eukaryotic cells’. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2023.

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