Diseñan unas ‘tijeras moleculares’ que frenan la infección del VIH en células de laboratorio

Un equipo de investigación del Instituto de Parasitología y Biomedicina López-Neyra del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IPBLN-CSIC) de Granada, en colaboración con un grupo internacional de Ámsterdam, ha eliminado parte del ADN del Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH) integrado en células infectadas en laboratorio. La técnica ha funcionado hasta en el 97% de estas células y, además, modifica el genoma viral restante, lo que permite inactivar por completo el virus en este modelo experimental. Para ello, utiliza CRISPR-SaCas9, unas ‘tijeras moleculares’ guiadas que cortan el material genético del virus en dos puntos y retiran el fragmento situado entre ambos. 

Este corte impide que el virus se recupere y vuelva a multiplicarse cuando el tratamiento antirretroviral se interrumpe. Los expertos explican que, aunque la técnica aún está lejos de aplicarse en pacientes, los resultados demuestran que es posible dañar el genoma del VIH de forma tan amplia que el virus no pueda repararse ni propagarse por el organismo.

Los autores señalan en que el avance se ha demostrado en modelos celulares in vitro. Foto: IPBLN-CSIC.

La principal novedad del trabajo reside en que los investigadores no solo han usado unas ‘tijeras moleculares’ para cortar el VIH, sino que han estudiado cómo deben coordinarse esos cortes para que funcionen. La herramienta de edición genética necesita una molécula guía que le indique el punto exacto del material genético del virus donde debe cortar. En este caso, el equipo empleó dos guías distintas para señalar dos zonas del VIH y retirar el fragmento situado entre ambas.

Según los resultados, para que esa eliminación se produzca, los dos cortes deben ocurrir casi al mismo tiempo. Si la primera guía dirige el corte demasiado pronto y la segunda llega tarde, la propia célula repara el primer daño antes de que se complete el segundo. Cuando eso ocurre, el fragmento del virus no se elimina.

Demostrado en modelos in vitro

Los autores insisten en que el avance se ha demostrado en modelos celulares in vitro y que todavía está muy lejos de trasladarse a pacientes. “El VIH es especialmente difícil de eliminar porque se integra en nuestro ADN y puede permanecer ahí de forma silenciosa. Con CRISPR buscamos cortar ese material viral integrado para inactivarlo o eliminarlo, pero la clave está en hacerlo de forma que el virus no pueda escapar ni repararse a sí mismo”, explica a la Fundación Descubre la investigadora Elena Herrera Carrillo.

Aunque la técnica aún está lejos de aplicarse en pacientes, los resultados demuestran que es posible dañar el genoma del VIH de forma que el virus no pueda replicarse. Foto: IPBLN-CSIC.

El estudio, titulado ‘Elucidating the kinetics of CRISPR-SaCas9 action to obtain effective HIV DNA excision with two gRNAs’ y publicado en la revista Nucleic Acids Research, se centra en el provirus, la forma en la que el VIH queda insertada dentro del genoma de la célula infectada. “Los tratamientos antirretrovirales actuales son muy eficaces para bloquear la multiplicación del virus, pero no eliminan esas copias integradas en el ADN. Por eso, si la medicación se interrumpe, el virus puede reactivarse”, señala Elena Herrera Castillo.

Tijeras y guías

Los sistemas CRISPR-Cas funcionan con dos elementos principales. Por un lado, una proteína que actúa como ‘tijera molecular’ y corta el ADN. Por otro, una molécula guía, que indica a la tijera el punto exacto donde debe cortar.

En este trabajo, los investigadores dirigen las ‘tijeras moleculares’ a zonas del genoma que apenas cambian entre variantes del virus porque son importantes para su supervivencia. Al atacarlas, se reduce la posibilidad de que éste cambie o genere defensas y escape al tratamiento.

La idea de la que parten los investigadores es que si se corta el ADN viral en dos puntos, el fragmento que queda entre ellos puede eliminarse. Sin embargo, en la práctica no basta con poner dos guías, dado que la célula repara los cortes de ADN con mucha rapidez. Por eso, para que se produzca una eliminación real del fragmento viral, ambos cortes deben coincidir en el tiempo. “Es como recortar una frase de un libro. Si quieres quitar una frase cortando antes y después de la misma, pero alguien pega el primer corte antes de que tú realices el segundo, la frase no se puede eliminar”, resume la investigadora.

Hasta un 97% de eliminación

El equipo probó distintas parejas de guías en células infectadas con VIH. La combinación más eficaz, denominada Gag3 + Pol5, consiguió una excisión del fragmento viral en el 97% de las células infectadas. En el 3% restante, el virus no quedó intacto, sino que presentó modificaciones en su genoma que impedían su replicación.

Elena Herrera Carillo, investigadora del IPBLN-CSIC y autora principal del estudio, en el laboratorio. Foto: IPBLN-CSIC.

El trabajo, aún en fase in vitro, también comparó combinaciones que funcionaban peor. Por ejemplo, cuando una guía actuaba rápido y otra mucho más despacio, los cortes no se sincronizaban y no se producía la eliminación del fragmento viral. Esto confirmó que la velocidad de actuación de cada guía es un factor relevante para diseñar futuras terapias.

Los siguientes pasos consistirán en validar la estrategia en células de pacientes tratadas ex vivo -es decir con muestras extraídas de un organismo, pero analizados o tratados fuera del cuerpo- probarla en modelos de ratón humanizado y seguir evaluando su seguridad. También quieren desarrollar algoritmos que permitan adaptar las guías a la diversidad real del VIH, ya que las variantes del virus no son idénticas en todas las regiones del mundo.

El equipo del Instituto de Parasitología y Biomedicina López-Neyra, trabaja ahora en estudios de secuenciación masiva para comprobar que la herramienta no provoca cortes no deseados en el genoma humano. El equipo experto señala que sólo después de superar estas fases preclínicas podrían plantearse, a muy largo plazo, modelos más complejos y futuros ensayos clínicos.

La investigación ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Industria, Energía  e Innovación de la Junta de Andalucía a través del programa Emergia, así como de los National Institutes of Health, la organización amfAR, la Agencia Estatal de Investigación y la Foundation Dormeur.

Reportaje iDescubre: Las ‘tijeras moleculares’ que frenan el VIH

Referencias

Yu Z, Bao Y, Alcalá-Lalinde A, Andrade Dos Ramos Z, Koroglu M, Berkhout B, Herrera-Carrillo E.: Elucidating the kinetics of CRISPR-SaCas9 action to obtain effective HIV DNA excision with two gRNAs. Nucleic Acids Res. 2026 Mar 19;54(6):gkag205.

doi: 10.1093/nar/gkag205. PMID: 41873757; PMCID: PMC13010151.

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