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Genética

De siervo a amo

La molécula de ARN asume el lugar del ADN como promesa en el combate contra las enfermedades

Cada una de nuestras células guarda la receta para su funcionamiento en la molécula de ADN, la cinta doble de ácido desoxirribonucleico en forma de escalera caracol. Para funcionar, sin embargo, las células dependen de la acción de una familia de moléculas más sencillas y versátiles, en general formadas por una cinta única de ácido ribonucleico: el ARN. En todo momento, un tipo específico de ARN llamado mensajero copia las instrucciones contenidas en los genes y las envía al local en que serán leídas para originar proteínas, los componentes fundamentales de los seres vivos. Es una tarea más complicada que lo que parece, pues el camino recorrido por el mensajero está repleto de obstáculos y trampas. Como el capitán Gulliver, subyugado por los minúsculos habitantes de Liliput en el cuento de Jonathan Swift, los mensajeros son frecuentemente interceptados y amordazados, y a veces hasta desmembrados, por otra variedad de moléculas de ARN aún menores: las micro-ARNs, que actúan asociadas a un complejo de proteínas. La receta para producir micro-ARNs está en tramos del ADN que hasta recientemente se pensaba que no tenían función por eso eran conocidos como ADN-basura. Una basura que es un lujo, afirma el biólogo molecular Carlos Menck, de la Universidad de São Paulo (USP), que estima que entre 30% y 40% del genoma humano se dedica exclusivamente a producir ARN con la función esencial de regular casi todo lo que sucede en las células. En experimentos con el verme Caenorhabditis elegans, usado como modelo biológico de seres vivos más complejos, los investigadores estadounidenses Andrew Fire y Craig Mello demostraron en 1998 que pequeñas moléculas de ARN inyectadas bloqueaban con eficiencia la interpretación de ciertos comandos celulares proceso que bautizaron con el nombre de interferencia por ARN. Dicho de manera simple, el ARN silenciaba a los genes, impidiendo la producción de proteínas.

El trabajo de Fire y Mello valió al dúo el Nobel de Medicina de 2006 y reveló a genetistas y biólogos moleculares una nueva estrategia de asumir el comando celular y así intentar combatir de modo eficaz y definitivo problemas de origen genético como el cáncer. Usando micro-ARNs como molde, investigadores de Europa y de los Estados Unidos recientemente pasaron a producir en laboratorio moléculas de ARN diseñadas específicamente para interferir en el funcionamiento de ciertos genes. Esas moléculas creadas artificialmente son las llamadas ARNs de interferencia, o simplemente ARNi, que a semejanza del ADN son formadas por una cinta doble en vez de simple. Así como los micro-RNAs, los ARNi interceptan y destruyen las informaciones celulares antes de que sean procesadas y originen proteínas. Con el auxilio de esa herramienta, equipos de la USP y de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) comienzan a comprender mejor como surgen determinadas formas de epilepsia, cáncer y enfermedades cardiovasculares. También dan los primeros pasos para verificar el potencial de esas moléculas para controlar esos problemas de salud, además de otros provocados por virus, bacterias, protozoarios y vermes.

El ARNi tiene un gran potencial terapéutico, afirma la genetista Iscia Lopes-Cendes, de la Facultad de Ciencias Médicas de la Unicamp. Pruebas concluidas recientemente en su laboratorio indican que el ARNi puede ayudar a combatir la infección por el verme Schistosoma mansoni, causante de la esquistossomose, problema que alcanza a cerca de 200 millones de personas en el mundo. El equipo de Iscia preparó copias de ARN para inactivar un gene esencial para el metabolismo del S. mansoni y aplicó en pequeños ratones domésticos infectados con el verme. En seis días, el número de parásitos en los pequeños ratones domésticos era 27% menor, una reducción que los investigadores consideraron prometedora como punto de partida. A pesar del resultado esperanzador, la genetista se muestra cautelosa. Aún es necesario comprobar que los vermes realmente murieron como consecuencia directa de la inhibición del ARNi, explica. Por esa razón, ella investiga ahora el efecto del ARNi aplicado directamente sobre los parásitos aislados, mantenidos en placas de vidrio. Además de eficaz, esa técnica promete menos efectos indeseados en los casos en que se pretende combatir microorganismos invasores como virus, bacterias, protozoarios o gusanos porque es posible diseñar una molécula de ARN exclusiva para genes del parásito, sin correspondiente en los seres humanos.

Antes de los experimentos, sin embargo, fue preciso aprender a fabricar las copias de ARNi. Durante el doctorado concluido en 2005 en el grupo de Iscia, el bioquímico Tiago Pereira desarrolló un programa de computadora capaz de diseñar moléculas de ARNi a la medida. Fue un avance y grande no solamente para el grupo de la Unicamp. Disponible gratuitamente en el sitio del laboratorio en la internet, el programa creado por Pereira permite ahora que los investigadores brasileños interesados en usar el ARNi no dependan más exclusivamente de empresas extranjeras. Quien pretende silenciar un gene específico puede usar el programa de la Unicamp para proyectar el ARNi deseado y enviar la secuencia específica de esa molécula para empresas internacionales especializadas en producirla en gran cantidad.

Controlar enfermedades
Algunos de los ARNs diseñados por el equipo de Iscia ya llegaron al laboratorio del cardiólogo Kleber Franchini, en otro edificio de la Facultad de Ciencias Médicas de la Unicamp. Intrigado con el aumento del corazón causado por la hipertensión arterial, Franchini encomendó moléculas de ARN para interferir en procesos celulares que llevan al crecimiento y el deterioro del corazón en pacientes con hipertensión arterial, además de otras enfermedades cardíacas. Inmediatamente en el primer día después de inyectar ARNi en los pequeños ratones domésticos con hipertensión, él observó una caída del 70% en los niveles de algunas proteínas que regulan la división celular, lo que impidió los problemas funcionales que son consecuencias del aumento del corazón. O mejor: ese efecto duró 15 días, sugiriendo que el ARNi puede, en el futuro, convertirse en una forma de impedir el crecimiento exagerado del músculo cardíaco, que en casos extremos perjudica el bombeamiento de sangre para el organismo y puede llevar a la muerte.

En São Paulo, en el Instituto del Corazón (InCor), la bióloga Luciana Vasques usa esa técnica con el objetivo de resolver un problema decurrente de una cirugía que es parte de la rutina de los cardiólogos: el puente de safena, la sustitución de arterias obstruidas del corazón por tramos de la vena safena, retirada del muslo. Transplantada para el corazón, la vena puede reaccionar al nuevo ambiente promoviendo la multiplicación de células musculares en sus paredes, que se convierten más espesas, pudiendo perjudicar el paso de la sangre. Para inhibir ese espesamiento, Luciana testó moléculas de ARNi capaces de desactivar un gene envuelto en la proliferación celular en vasos sanguíneos. El tratamiento redujo en 70% la multiplicación de células de ratones in vitro. Ahora Luciana intenta descubrir los efectos de esa terapia en los ratones vivos.

Del problema a la solución
Al impedir el funcionamiento de los genes, el ARNi hace más que tratar un problema. También puede revelar su origen. En la Unicamp, Iscia viene utilizando el ARNi para entender como surge la epilepsia. Ella silenció genes activados en estadios distintos del desarrollo cerebral de pequeños ratones domésticos y constató que formas diferentes de epilepsia se originan en estadios específicos de la vida. Wilson Araújo da Silva, biólogo de la USP en Ribeirón Preto, intenta identificar como el mecanismo de regulación por ARN acciona o desliga genes en momentos inadecuados y, así, llevan al surgimiento de diferentes tipos de cáncer. Actualmente en el Ludwig Institute at Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, en Nueva York, Silva proyecta moléculas de RNAi para silenciar genes asociados a tumores como el de mama, de pulmón y de piel. Probablemente el silenciamiento de genes no substituirá los procedimientos quirúrgicos, pero permitirá retardar el desarrollo de ciertos tipos de cáncer, comenta Silva.

Aunque sean necesarios años de investigación antes de que el silenciamiento esté disponible  para las personas, los resultados obtenidos ya permiten clasificar al ARNi como la gran promesa de la genética para curar enfermedades. Es una posición que ya fue ocupada años atrás por la terapia génica, que intentaba sustituir genes defectuosos por otros saludables, pero aún no funcionó como se esperaba. Biólogos y genetistas apuestan en el ARNi por dos razones: es una técnica más barata que la terapia génica y, en los experimentos ya realizados, llega a silenciar el 90% de los genes escogidos como objetivo. Si de hecho tiene resultado, el silenciamiento de genes puede significar una inyección de prestigio en el Proyecto Genoma Humano. Considerada una de las grandes inversiones de la ciencia en el final del siglo pasado, el seguimiento de los genes humanos generó cierta decepción por no producir un impacto inmediato en el área médica. Hoy es posible investigar el genoma de una persona e identificar genes que indican la propensión a enfermedades. Pero, excepto en raros casos, esa información no ayuda en el tratamiento o en la prevención del problema.

El optimismo que rodea el potencial terapéutico del ARNi puede ser medido por la inversión de la industria, que financia entre 30% y 40% del trabajo de Franchini en la Unicamp. Más de 30 empresas farmacéuticas y de biotecnología ya buscan usar esas moléculas en medicina. Un ejemplo es la Sirna Therapeutics, creada para desarrollar tratamientos a base de ARNi y en diciembre de 2006 comprada por la Merck, una de las gigantes mundiales de la industria farmacéutica. En las palabras del presidente de la Sirna, la empresa pretende estar lista para cambiar la medicina moderna, potencialmente parar enfermedades antes de que puedan aumentar y, en algunos casos, revertir el propio proceso de la enfermedad. La Sirna pretende tratar así a cualquier enfermedad humana tal vez una exageración de optimismo, pero para algunas enfermedades el ARNi se ha mostrado de hecho eficaz en pruebas clínicas.

Nudos a desatar
Antes que esa promesa se concretice, sin embargo, quedan varios nudos por desatar. Lo más importante es determinar si el ARNi es realmente seguro para seres humanos. Así como puede interrumpir el funcionamiento de genes asociados a enfermedades, el silenciamiento también es capaz de afectar otros responsables por funciones importantes de las células, como controlar su proliferación un desarreglo que puede dar origen al cáncer. Otra dificultad es hacer que las moléculas de ARNi alcancen el objetivo correcto, una vez que sean inyectadas en la corriente sanguínea ellas generalmente se dispersan por el organismo antes de concentrarse en los riñones, de donde son excretadas sin que hayan alcanzado el objetivo. Se intenta contornear ese problema indicando el uso del ARN terapéutico para enfermedades que pueden ser tratadas por medio de aplicaciones localizadas, como inyecciones hechas directamente en el ojo para combatir la degeneración macular de la retina, el uso de sprays contra el asma o aplicaciones de cremas vaginales contra infecciones.

En el mundo todo aún se buscan formas de aumentar la estabilidad y la durabilidad del ARNi en el organismo. Muchas veces los efectos que produce aún son efímeros esas moléculas no se multiplican dentro de las células y pueden ser degradadas por enzimas específicas para ARN. Una estrategia adoptada por algunos investigadores como Luciana, del InCor, es inserirlas en el material genético de un virus inocuo para seres humanos. Esos virus invaden las células que alcanzan e insertan su material genético en el genoma del hospedero. Esas células pasan entonces a hacer copias del ARN terapéutico junto con las copias de sus propios genes, con un posible efecto permanente. Otros, como Iscia, de la Unicamp, prefieren hacer aplicaciones localizadas de moléculas desnudas de ARNi, con pequeñas alteraciones que aumenten su estabilidad.

Una de nuestras preocupaciones es saber lo que sucede en el organismo en mediano y a largo plazo, dice Iscia. A pesar de esos nudos, comunes a cualquier área de la ciencia en fase inicial del desarrollo, los genetistas se muestran optimistas y creen que en breve se conocerá lo suficiente sobre el funcionamiento del ARNi para superar esas dificultades. La ciencia del ARNi está solamente comenzando; por eso los proyectos de investigación en el área deben ser inducidos, afirma Carlos Menck, que coordina un de los cuatro laboratorios que integran el Centro de Terapia Génica y Vacunas de la USP, fundado hace cerca de tres años. Mientras eso no ocurre, él actúa por cuenta propia e intenta reunir sus colegas, que aún trabajan sobre el mismo tema, pero  de forma aislada. El silenciamiento de genes con el ARNi puede dar unidad real al centro, pues se presta a las indagaciones de todos sus investigadores, dice. Aptitudes como esa tal vez consigan hacer que Gulliver se yerga y asuma el control sobre los liliputianos.

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