Tijeras celulares cortan el virus del VIH

Tijeras celulares cortan el virus del VIH

Los científicos de Salk rediseñaron el sistema de defensa bacteriano CRISPR para reconocer el VIH dentro de las células humanas y destruir el virus, ofreciendo una nueva terapia potencial

LA JOLLA–Imagínese un solo fármaco que pudiera prevenir la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), tratar a los pacientes que ya contrajeron el VIH e incluso eliminar todas las copias latentes del virus de aquellos con la enfermedad más avanzada. Suena a ciencia ficción, pero los científicos de Salk se han acercado un paso más a la creación de dicho fármaco al personalizar un poderoso sistema de defensa utilizado por muchas bacterias y entrenar esta maquinaria similar a una tijera para que reconozca el virus del VIH.

“La evolución ha dado lugar a algunos de los mecanismos más sorprendentes para proteger a los organismos contra sus patógenos naturales”, dice Juan Carlos Izpisúa Belmonte, un profesor de Salk Laboratorio de Expresión Génica y autor principal del nuevo trabajo, publicado el 10 de marzo de 2015 en Nature Communications. "Comprender las respuestas inmunitarias mediante las cuales las bacterias se protegen contra las infecciones virales nos ha permitido diseñar plataformas novedosas para atacar virus devastadores, como el VIH, en pacientes humanos".

Cuando una copia del virus del VIH se cuela en una célula humana, puede causar estragos. Coopta la propia maquinaria molecular de la célula para hacer copias del material genético del virus y luego entierra estas copias en los propios genes de la célula. A partir de ahí, la célula del huésped se convierte en una fábrica de VIH, haciendo nuevas copias del virus para propagarse por todo el cuerpo. Los medicamentos contra el VIH existentes se enfocan en pasos individuales de este ciclo de vida; algunos evitan que el virus se integre en el ADN de las células, por ejemplo, mientras que otros intentan evitar que las células afectadas produzcan más virus.

Desde la izquierda: John Martlett, Juan Carlos Izpisua Belmonte, Hsin-Kai Liao, Yuta Takahashi, Concepción Rodríguez Esteban, Tomoaki Hishida y Mo Li

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Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

El problema con estos medicamentos, explica Hsin-Kai (Ken) Liao, investigador asociado en el laboratorio de Izpisua Belmonte y primer autor del nuevo artículo, es que en realidad no eliminan las copias del virus que están ocultas dentro de las células. ADN. Estas copias pueden permanecer inactivas durante años y luego activarse nuevamente.

“Los pacientes normalmente necesitan tomar medicamentos todos los días o todas las semanas durante toda su vida, debido al VIH que puede estar latente”, dice Liao. “Esto cuesta dinero, tiempo y esfuerzo”.

Para combatir este problema, Liao e Izpisua Belmonte recurrieron a un sistema de defensa molecular llamado CRISPR que las bacterias usan para cortar ADN extraño en puntos específicos. Desde su reciente descubrimiento, los científicos han comenzado a utilizar CRISPR para editar genes. Pero Liao e Izpisua Belmonte también estaban intrigados por su capacidad defensiva y se preguntaron si CRISPR podría programarse para cortar y destruir virus dentro de las células humanas.

CRISPR usa trozos de material genético llamados ARN guía para dictar sus cortes, por lo que los científicos desarrollaron ARN guía que se unen a puntos únicos en el virus del VIH. Agregaron CRISPR, los ARN guía y otras moléculas necesarias para que el sistema funcione en las células inmunitarias que habían sido infectadas con el VIH, y descubrieron que CRISPR cortó con éxito los puntos correctos en los genes del VIH, inactivando el virus. Esto dio como resultado que el virus se eliminara por completo de hasta el 72 por ciento de las células. CRISPR no solo cortó copias sueltas del virus cuando inicialmente infectaron la célula, sino que también cortó el VIH que estaba oculto y latente dentro del ADN de las células.

Mientras que otros grupos de investigación han adoptado enfoques similares al enfocarse en CRISPR para el VIH, el nuevo estudio de Salk mostró que el método es efectivo contra el VIH activo y completo en lugar de una versión inactiva y abreviada del virus. El equipo de Salk también ilustró de manera más completa cómo CRISPR se dirige al VIH en células humanas vivas, verificando que funciona tanto antes como después de que el virus se incruste en el genoma.

“CRISPR en realidad puede eliminar el virus del genoma humano”, dice Liao.
Luego, Liao y sus colegas intentaron agregar el sistema CRISPR a las células humanas antes de que se infectaran con el VIH. Demostraron que tener el sistema en su lugar evitó una infección: CRISPR cortó cualquier copia del virus antes de que pudieran comenzar a replicarse.

“La principal ventaja de esta tecnología no es solo que se puede eliminar el ADN viral integrado en el genoma humano sino quizás, lo más importante, la aplicación profiláctica”, apunta Izpisua Belmonte. “Al eliminar el virus en los primeros pasos de su ciclo de vida, podemos prevenir por completo la infección de las células humanas de manera análoga a cómo funcionan las vacunas convencionales”.

Aún así, se necesita más investigación para determinar cómo se podría usar la tecnología en pacientes humanos y si el VIH evolucionará rápidamente para escapar de CRISPR. Con eso en mente, el equipo está estudiando la efectividad de agregar más ARN guía a la mezcla CRISPR para que la defensa reconozca simultáneamente más áreas del virus. “El virus del VIH puede mutar muy rápidamente”, dice Liao. “Si nos dirigimos a varias regiones al mismo tiempo, reducimos la posibilidad de que el virus desarrolle resistencia”.

Otros autores del artículo fueron Ying Gu, Arturo Diaz, John Marlett, Yuta Takahashi, Mo Li, Keiichiro Suzuki, Tomoaki Hishida, Chan-Jung Chang, Concepción Rodríguez Esteban y John Young del Salk Institute; y Ruo Xu de Universidad Estatal de Iowa.

El trabajo fue apoyado por La Fundación Benéfica Leona M. y Harry B. Helmsley y del Fundación benéfica G. Harold y Leila Y. Mathers.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.