La terapia personalizada basada usando sistemas de entrega de CRISPR/Cas9 podría representar el futuro del tratamiento de tumores, ofreciendo nuevas esperanzas en la lucha contra el cáncer. La evolución de los sistemas de entrega basados en nanotecnología promete mejorar las terapias y reducir los efectos secundarios no deseados. ¿Cuáles son las posibles aplicaciones de la terapia basada en CRISPR/Cas9 en el tratamiento del cáncer?, ¿Por qué es crucial desarrollar estrategias efectivas de entrega de CRISPR/Cas9 basadas en nanotecnología?
Puntos a destacar
- La tecnología CRISPR/Cas9 es revolucionaria para la edición genómica y tiene un gran potencial en el tratamiento del cáncer.
- Se han realizado investigaciones y ensayos clínicos para utilizar CRISPR/Cas9 en la modificación genética para tratar el cáncer.
- Existen tres formas principales de entregar el sistema CRISPR/Cas9: complejos ribonucleoproteicos (RNP), entrega de ARN mensajero (mRNA) y sgRNA con Cas9 mRNA, y plásmidos que codifican Cas9 y sgRNA.
- La entrega eficaz y segura de los componentes CRISPR/Cas9 a las células sigue siendo un desafío importante a superar para su aplicación clínica.
- Las tecnologías de entrega basadas en nanotecnología, como nanopartículas de lípidos, polímeros catiónicos, y materiales inorgánicos, muestran promesa para mejorar la entrega de CRISPR/Cas9 en el tratamiento del cáncer.
Terapia personalizada basada usando sistemas de entrega de CRISPR/Cas9
En el campo de la terapia contra el cáncer, la edición genómica mediante la tecnología CRISPR/Cas9 ha surgido como una nueva y prometedora herramienta. En el artículo “Nanotechnology–basedCRISPR/Cas9 delivery systemforgenomeeditingincancertreatment” (Sistema de entrega de CRISPR/Cas9 basado en nanotecnología para la edición del genoma en el tratamiento del cáncer), el Profesor Changyang Gong y su estudiante de doctorado ShiyaoZhou presentaron un exhaustivo análisis sobre un sistema de entrega de CRISPR/Cas9 basado en nanotecnología.
Mecanismo de acción de CRISPR/Cas9
En términos sencillos, imagínenos que el sistema CRISPR/Cas9 es como un par de tijeras muy precisas (Cas9) que son guiadas por un GPS especial (ARN guía) directamente a un lugar específico en el ADN. Una vez allí, las tijeras cortan el ADN en ese punto en particular. Este corte puede llevar a cambios en nuestros genes que luego nuestro cuerpo puede intentar arreglar de dos maneras diferentes: una forma rápida, pero no tan precisa (NHEJ, unión de extremos no homólogos) y otra más precisa pero más lenta (HDR, reparación dirigida por homología).
Formas de CRISPR/Cas9 y sus cargas
En el artículo se menciona que existen 3 formas de entrega del sistema CRISPR/Cas9: plásmidos, ARN mensajero/sgRNA y complejos de ribonucleoproteínas (RNP). Cada una de estas formas presenta ventajas y desventajas propias. Sin embargo, independientemente de la forma de carga, la penetración efectiva en las células objetivo sigue siendo un desafío.
En detalle las formas de entrega mencionada son:
Complejos ribonucleoproteicos (RNP)
Los RNP son como un “paquete” que contiene la proteína Cas9 y una guía ARN. Esta forma de entrega es rápida y directa, lo que ayuda a editar el ADN eficazmente en las células sin problemas inmunológicos. Ejemplo: Imagina un mensajero que lleva un par de tijeras genéticas (Cas9) y un mapa detallado (ARN guía) directamente al lugar correcto en el núcleo de una célula para cortar y editar el ADN de manera precisa y eficiente.
Entrega de ARN mensajero (mRNA) y sgRNA con Cas9 mRNA
Aquí, el Cas9 se entrega como instrucciones temporales en forma de ARN mensajero. Esto puede reducir los efectos no deseados, pero puede hacer que la edición genética sea menos eficiente. Ejemplo: Es como enviar instrucciones temporales en forma de mensajes de texto (ARN mensajero) a la célula para que produzca las tijeras genéticas (Cas9) y el mapa detallado (ARN guía) por un tiempo limitado. Lo que ayuda a editar el ADN, pero puede ser menos eficiente.
Plásmidos que codifican Cas9 y sgRNA
Los plásmidos de ADN son como “recetas” para producir Cas9 y guías ARN. Son fáciles de usar en el laboratorio, pero pueden tener problemas al ingresar a las células y pueden causar efectos no deseados. Ejemplo: Si piensas en un libro (plásmido) que contiene las instrucciones para construir las tijeras genéticas (Cas9) y el mapa detallado (ARN guía). Pero necesita ser entregado a la célula y puede permanecer en ella durante más tiempo. Esto puede tener ciertas dificultades y efectos no deseados.
Tecnologías de entrega
Imaginemos que para llevar materiales especiales dentro de nuestras células, se han creado vehículos microscópicos llamados nanocarriers. Estos nanocarriers son como pequeñas cápsulas que si pueden pasar hasta por los más estrechos corredores. Pueden estar hechas de diferentes materiales, como grasas cargadas eléctricamente, polímeros cargados positivamente, materiales inorgánicos a escala nano, estructuras minúsculas de ADN, partículas de oro diminutas (nanopartículas) o pequeñas vesículas llamadas exosomas.
Para superar los desafíos de la penetración celular, se han desarrollado técnicas de entrega basadas en nanotecnología. Destacan entre ellas los nanocarriers (nanoportadores), como las nanopartículas basadas en lípidos catiónicos, los polímeros catiónicos, los nanomateriales inorgánicos, las nanoestructuras de ADN, las nanopartículas a base de oro y los exosomas o vesículas extracelulares.
Aplicaciones en el tratamiento del cáncer de sistemas de entrega de CRISPR/Cas9
Vamos a comparar los vehículos utilizados para llevar las tijeras precisas (CRISPR/Cas9) a las células. Los vectores virales, aunque son comunes, tienen limitaciones como su capacidad de carga reducida. Estos pueden despertar respuestas inmunitarias y no son muy específicos en qué tejido afectan. Por otro lado, los nanocarriers son como nuevas y prometedoras furgonetas microscópicas que podrían ser una opción más efectiva para llevar las tijeras precisas a las células cancerosas de forma específica. Todo esto sin despertar tantas alarmas en el sistema inmunológico.
Futuras direcciones de investigación de sistemas de entrega de CRISPR/Cas9
El uso de la nanotecnología en la entrega de CRISPR/Cas9 abre nuevas perspectivas en la terapia contra el cáncer. Aunque el potencial de optimización de los vectores no virales para aplicaciones en oncología es prometedor. Es crucial resaltar que la investigación en este campo está en sus primeras etapas.
En conclusión de los sistemas de entrega de CRISPR/Cas9
La edición génica mediante CRISPR/Cas9 respaldada por la nanotecnología se erige como un “nuevo amanecer” en la lucha contra el cáncer, marcando un potencial camino hacia tratamientos más eficaces y personalizados para los pacientes.
Las posibles aplicaciones de la terapia basada en CRISPR/Cas9 en el tratamiento del cáncer incluyen la edición genética para corregir mutaciones que causan cáncer, la supresión de genes oncogénicos y la activación de genes supresores de tumores. Al desarrollar estrategias efectivas de entrega de CRISPR/Cas9 basadas en nanotecnología para garantizar la llegada precisa de los componentes terapéuticos a las células cancerosas, se podrían minimizar los efectos secundarios y maximizar la eficacia del tratamiento. Las tecnologías de entrega basadas en nanotecnología prometen mejorar la efectividad y seguridad de la terapia genética en el tratamiento del cáncer.
Referencias
- Zhou, S., Li, Y., Wu, Q., & Gong, C. (2024). Nanotechnology-based CRISPR/Cas9 delivery system for genome editing in cancer treatment. MedComm – Biomaterials and Applications. Advance online publication. Consultado en el URL https://doi.org/10.1002/mba2.70
