Nueva técnica española podría acelerar fármacos para enfermedades genéticas

Un equipo de científicos del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona ha desarrollado un método que podría acelerar la investigación de nuevos medicamentos para enfermedades genéticas. La técnica permite identificar qué moléculas de ARN de transferencia (ARNt) participan activamente en la producción de proteínas dentro de las células, ofreciendo información que hasta ahora resultaba difícil obtener con los métodos convencionales.

El avance, denominado tRIBO-seq, ha sido publicado en la revista científica Nature Methods. Su aplicación podría mejorar el diseño de una nueva generación de medicamentos basados en ARN, especialmente aquellos destinados a corregir determinados errores genéticos responsables de enfermedades hereditarias.

La investigación ha sido liderada por la investigadora ICREA Eva Novoa y cuenta con Mie Monti como primera autora. El equipo desarrolló la herramienta en colaboración con la empresa italiana IMMAGINA Biotechnology.

¿Qué es el ARN de transferencia y por qué es importante?

Para comprender el alcance del descubrimiento, es necesario conocer el papel que desempeña el ARN de transferencia en el funcionamiento de las células.

El organismo utiliza la información genética para fabricar proteínas, moléculas fundamentales para el funcionamiento de los tejidos y órganos. Durante este proceso, conocido como traducción, intervienen los ribosomas, que leen las instrucciones del ARN mensajero y construyen las proteínas.

Los ARN de transferencia, también conocidos como ARNt, son pequeñas moléculas que transportan los aminoácidos necesarios para fabricar esas proteínas. Cada uno reconoce determinadas señales del código genético y facilita que se incorpore el componente adecuado durante la construcción de la cadena proteica.

Las células contienen millones de moléculas de ARNt, pero no todas están trabajando al mismo tiempo. Algunas participan activamente en los ribosomas, mientras otras permanecen fuera del proceso de producción de proteínas.

Esta diferencia es fundamental para comprender qué moléculas están realizando realmente su función y cuáles podrían ser útiles para desarrollar medicamentos.

tRIBO-seq permite identificar los ARN que están trabajando

Hasta ahora, muchos estudios analizaban el conjunto de moléculas de ARNt presentes en una célula. Sin embargo, medir todas las moléculas no permite conocer con exactitud cuáles están participando en la fabricación de proteínas en un momento determinado.

La nueva técnica del CRG aborda este problema mediante un procedimiento que identifica específicamente los ARNt asociados a ribosomas que están produciendo proteínas.

El método consiste en aislar esos ribosomas y analizar las moléculas de ARN de transferencia que contienen. De esta manera, los investigadores pueden conocer cuáles están activas, qué modificaciones químicas presentan y si existen señales de deterioro.

Esta información permite obtener una imagen más precisa de la actividad celular y estudiar cómo cambia la producción de proteínas cuando una célula se enfrenta a determinadas condiciones.

El estrés celular puede cambiar el comportamiento de los ARN

Uno de los resultados más interesantes apareció cuando los investigadores sometieron las células a una situación de falta de leucina, un aminoácido necesario para fabricar proteínas.

En lugar de desaparecer del ribosoma, como se esperaba inicialmente, algunas moléculas de ARNt se acumularon en estas estructuras. Este comportamiento reveló que la actividad de los ARN de transferencia puede ser diferente de lo que muestran los análisis que estudian todas las moléculas de una célula.

El descubrimiento resulta relevante porque las células pueden modificar sus mecanismos de producción de proteínas cuando experimentan estrés, infecciones o cambios en su entorno.

También podría ayudar a investigar por qué las células tumorales utilizan determinados ARN de transferencia de manera diferente a las células sanas y qué moléculas aprovechan algunos virus durante las infecciones.

Una posible herramienta para desarrollar medicamentos contra enfermedades genéticas

Una de las aplicaciones más importantes de la investigación está relacionada con las enfermedades hereditarias provocadas por mutaciones que interrumpen prematuramente la fabricación de proteínas.

Algunos errores genéticos generan una señal de terminación anticipada, conocida como codón de parada prematuro. Esta señal indica a la maquinaria celular que debe detener la producción de una proteína antes de completar su estructura.

Como consecuencia, el organismo puede producir una proteína incompleta o dejar de fabricarla correctamente. Esto puede alterar funciones esenciales y provocar enfermedades hereditarias.

Los científicos están investigando ARN de transferencia diseñados para reconocer estas señales equivocadas y permitir que la maquinaria celular continúe leyendo las instrucciones genéticas. De esta forma, podría recuperarse la producción de proteínas completas sin necesidad de modificar directamente el ADN del paciente.

La técnica tRIBO-seq podría ayudar a seleccionar los candidatos más prometedores, porque permite comprobar si las moléculas terapéuticas llegan efectivamente a los ribosomas y participan en el proceso de producción de proteínas.

Fibrosis quística y distrofia muscular de Duchenne entre las enfermedades estudiadas

El potencial de los medicamentos basados en ARNt resulta especialmente interesante para enfermedades como la fibrosis quística y la distrofia muscular de Duchenne, algunas de cuyas variantes pueden estar relacionadas con mutaciones que generan señales de parada prematura.

En investigaciones experimentales anteriores, diferentes estrategias basadas en ARNt han conseguido recuperar la producción de proteínas en células y modelos animales afectados por determinadas mutaciones.

La posibilidad de utilizar una misma estrategia terapéutica frente a errores genéticos similares presentes en diferentes genes podría ampliar las opciones de investigación para numerosas enfermedades raras.

Esto es especialmente importante porque muchas enfermedades hereditarias afectan a grupos pequeños de pacientes. Desarrollar un medicamento independiente para cada mutación puede representar un desafío científico, económico y clínico.

Según Eva Novoa, un medicamento basado en ARNt podría, en principio, tener aplicaciones en varias enfermedades genéticas que compartan el mismo tipo de error molecular.

El nuevo método reduce el tiempo necesario para analizar las moléculas

Otra ventaja de tRIBO-seq es la reducción del tiempo requerido para realizar el análisis. De acuerdo con los investigadores, algunos procedimientos convencionales necesitan aproximadamente una semana de cultivo celular y equipos especializados.

En cambio, el nuevo método puede realizarse utilizando una sola placa de células y requiere alrededor de un día y medio para completar el procedimiento.

Esta diferencia podría facilitar que los laboratorios estudien un mayor número de moléculas candidatas y comparen su comportamiento en distintas condiciones experimentales.

La rapidez también puede resultar importante para las investigaciones que buscan identificar qué medicamentos experimentales tienen más posibilidades de funcionar dentro de las células antes de avanzar hacia etapas de desarrollo más complejas.

Un avance que podría beneficiar la investigación de enfermedades raras

El desarrollo de medicamentos para enfermedades genéticas representa uno de los grandes desafíos de la medicina moderna. Aunque los avances en biología molecular han permitido comprender mejor numerosas mutaciones, todavía existen enfermedades para las que las opciones terapéuticas son limitadas.

Las tecnologías basadas en ARN ofrecen una vía de investigación porque permiten intervenir en determinados procesos de producción de proteínas sin modificar necesariamente la secuencia del ADN.

La herramienta desarrollada por el CRG no es un medicamento ni corrige directamente una mutación genética. Su función es proporcionar información más precisa sobre las moléculas de ARNt que están activas dentro de las células y ayudar a evaluar futuros candidatos terapéuticos.

Los investigadores esperan que tRIBO-seq pueda convertirse en una herramienta habitual en el desarrollo de este tipo de tratamientos. Si futuras investigaciones confirman su utilidad, podría contribuir a acelerar la selección de medicamentos experimentales para distintas enfermedades hereditarias.

La investigación todavía debe avanzar antes de convertirse en tratamientos

A pesar de sus posibilidades, la técnica se encuentra en el ámbito de la investigación científica y no representa un tratamiento disponible para pacientes.

El desarrollo de medicamentos basados en ARNt todavía requiere evaluar aspectos como su eficacia, estabilidad, distribución dentro del organismo, seguridad y capacidad para alcanzar los tejidos afectados.

También será necesario determinar qué pacientes podrían beneficiarse de cada estrategia y comprobar los resultados mediante estudios clínicos adecuados.

El descubrimiento del Centro de Regulación Genómica supone un avance en el conocimiento de la producción de proteínas y ofrece una herramienta para mejorar la investigación de nuevas terapias. Su importancia radica en permitir que los científicos observen qué moléculas están trabajando realmente dentro de las células, un paso que podría facilitar el diseño de futuros medicamentos para enfermedades genéticas raras.

¿Qué es el ARN de transferencia?

Es una molécula que transporta aminoácidos hasta los ribosomas y ayuda a construir proteínas siguiendo las instrucciones genéticas de las células.

¿Qué es la técnica tRIBO-seq?

Es un método desarrollado por investigadores del Centro de Regulación Genómica que permite identificar y analizar los ARN de transferencia que participan activamente en la producción de proteínas.

¿Cómo podrían ayudar los medicamentos basados en ARNt a tratar enfermedades genéticas?

Algunos ARNt diseñados pueden permitir que las células continúen fabricando proteínas cuando una mutación introduce una señal de parada prematura. Esto podría recuperar la producción de determinadas proteínas que faltan o están incompletas.

¿Qué enfermedades podrían beneficiarse de esta investigación?

Entre las enfermedades que se investigan mediante estrategias basadas en ARNt se encuentran determinadas formas de fibrosis quística y distrofia muscular de Duchenne. También existe interés en otras enfermedades hereditarias provocadas por mutaciones similares.

¿La técnica tRIBO-seq es un medicamento?

No. Es una herramienta de investigación que permite analizar las moléculas de ARNt activas en las células. Su utilidad potencial consiste en facilitar el desarrollo y la selección de futuros medicamentos.

¿Cuándo estarán disponibles estos tratamientos?

No existe una fecha general de disponibilidad. Los medicamentos basados en ARNt todavía necesitan investigación y ensayos clínicos para demostrar su seguridad y eficacia en las distintas enfermedades.