El ARN de interferencia pequeño ( ARNip ), a veces conocido como ARN de interferencia corto o ARN silenciador , es una clase de ARN de doble hebra en las primeras moléculas de ARN no codificante , típicamente de 20 a 24 (normalmente 21) pares de bases de longitud, similar al miARN . y operando dentro de la vía de interferencia de ARN (ARNi). Interfiere con la expresión de genes específicos con secuencias de nucleótidos complementarias al degradar el ARNm después de la transcripción, impidiendo la traducción . [1] [2]
Los ARNip de origen natural tienen una estructura bien definida que es un ARN bicatenario (ARNds) corto (generalmente de 20 a 24 pb ) con extremos 5' fosforilados y extremos 3' hidroxilados con dos nucleótidos sobresalientes. La enzima Dicer cataliza la producción de ARNip a partir de ARNbc largos y ARN pequeños en forma de horquilla . [3] Los ARNip también se pueden introducir en las células mediante transfección . Dado que, en principio, cualquier gen puede ser anulado por un ARNip sintético con una secuencia complementaria, los ARNip son una herramienta importante para validar la función de los genes y la orientación de los fármacos en la era posgenómica.
En 1998, Andrew Fire del Carnegie Institution for Science en Washington DC y Craig Mello de la Universidad de Massachusetts en Worcester descubrieron el mecanismo de ARNi mientras trabajaban en la expresión genética del nematodo Caenorhabditis elegans . [4] Ganaron el premio Nobel por su investigación con ARNi en 2006. Los ARNip y su papel en el silenciamiento génico postranscripcional (PTGS) fueron descubiertos en plantas por el grupo de David Baulcombe en el Laboratorio Sainsbury en Norwich , Inglaterra , y se informó en Science en 1999. [5] Thomas Tuschl y sus colegas pronto informaron en Nature que los ARNip sintéticos podrían inducir ARNi en células de mamíferos. [6] En 2001, la expresión de un gen específico se silenció con éxito mediante la introducción de ARNip sintetizado químicamente en células de mamíferos (Tuschl et al.). Estos descubrimientos generaron un aumento en el interés en aprovechar el ARNi para la investigación biomédica y el desarrollo de fármacos . Se han realizado avances significativos en terapias de ARNip con nanopartículas tanto orgánicas (a base de carbono) como inorgánicas (sin base de carbono) , que han tenido éxito en la administración de fármacos al cerebro , ofreciendo métodos prometedores para administrar terapias a sujetos humanos. Sin embargo, las aplicaciones humanas del ARNip han tenido importantes limitaciones para su éxito. Uno de ellos está fuera de objetivo. [2] También existe la posibilidad de que estas terapias puedan desencadenar la inmunidad innata . [4] Los modelos animales no han logrado representar con precisión el alcance de esta respuesta en humanos. Por lo tanto, estudiar los efectos de las terapias con ARNip ha sido un desafío.
En los últimos años, se han aprobado terapias con ARNip y se han establecido nuevos métodos para superar estos desafíos. Hay terapias aprobadas disponibles para uso comercial y varias actualmente en trámite esperando obtener aprobación. [7] [8]
El mecanismo por el cual el ARNip natural provoca el silenciamiento de genes mediante la represión de la traducción se produce de la siguiente manera:
El ARNip también es similar al miARN ; sin embargo, los miARN se derivan de productos de ARN de bucle más cortos. Los miARN suelen silenciar genes mediante la represión de la traducción y tienen una especificidad de acción más amplia, mientras que los siARN suelen funcionar con mayor especificidad al escindir el ARNm antes de la traducción, con un 100% de complementariedad. [9] [10]
La eliminación de genes mediante la transfección de ARNip exógeno suele ser insatisfactoria porque el efecto es sólo transitorio, especialmente en células que se dividen rápidamente. Esto se puede superar creando un vector de expresión para el ARNip. La secuencia de ARNip se modifica para introducir un bucle corto entre las dos cadenas. La transcripción resultante es un ARN en horquilla corta (shRNA), que Dicer puede procesar en un siRNA funcional de la forma habitual. [11] Los casetes de transcripción típicos utilizan un promotor de ARN polimerasa III (p. ej., U6 o H1) para dirigir la transcripción de ARN nucleares pequeños (ARNsn) (U6 participa en el empalme de ARN ; H1 es el componente de ARNasa de la ARNasa P humana). Se teoriza que Dicer procesa la transcripción de ARNip resultante .
La eficiencia de la eliminación de genes también se puede mejorar mediante la compresión de células . [12]
La actividad de los ARNip en ARNi depende en gran medida de su capacidad de unión al complejo silenciador inducido por ARN (RISC). A la unión del ARNip dúplex a RISC le sigue el desenrollado y la escisión de la cadena sentido con endonucleasas. El complejo RISC-cadena antisentido restante puede unirse a los ARNm diana para iniciar el silenciamiento transcripcional. [13]
Se ha descubierto que el ARNds también puede activar la expresión genética, un mecanismo que se ha denominado "activación de genes inducida por ARN pequeños" o ARNa . Se ha demostrado que los dsRNA dirigidos a promotores de genes inducen una potente activación transcripcional de genes asociados. El ARNa se demostró en células humanas utilizando ARNbc sintéticos, denominados "ARN activadores pequeños" ( ARNsa ). Actualmente no se sabe qué tan conservado está el ARNa en otros organismos. [14] Un informe sobre el mosquito Aedes aegypti ha demostrado que hay cierta evidencia de ARNa y se puede lograr mediante ARNds cortos o largos dirigidos a regiones promotoras. [15]
El silenciamiento postranscripcional del gen inducido por ARNip se inicia mediante el ensamblaje del complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC). El complejo silencia cierta expresión genética al escindir las moléculas de ARNm que codifican los genes diana. Para comenzar el proceso, una de las dos hebras de ARNip, la hebra guía (hebra antisentido), se cargará en el RISC mientras que la otra hebra, la hebra pasajera (hebra sentido), se degrada. Ciertas enzimas Dicer pueden ser responsables de cargar la hebra guía en RISC. [16] Luego, el ARNip busca y dirige RISC a una secuencia perfectamente complementaria en las moléculas de ARNm. [17] Se cree que la escisión de las moléculas de ARNm está catalizada por el dominio Piwi de las proteínas Argonautas del RISC. Luego, la molécula de ARNm se corta con precisión escindiendo el enlace fosfodiéster entre los nucleótidos diana que están emparejados con los residuos de ARNip 10 y 11, contando desde el extremo 5'. [18] Esta escisión da como resultado fragmentos de ARNm que se degradan aún más mediante exonucleasas celulares . El fragmento 5' se degrada desde su extremo 3' mediante el exosoma , mientras que el fragmento 3' se degrada desde su extremo 5' mediante la exoribonucleasa 1 ( XRN1 ) 5'-3'. [19] La disociación de la cadena de ARNm objetivo de RISC después de la escisión permite silenciar más ARNm. Es probable que este proceso de disociación sea promovido por factores extrínsecos impulsados por la hidrólisis del ATP . [18]
A veces no se produce la escisión de la molécula de ARNm diana. En algunos casos, la escisión endonucleolítica del esqueleto de fosfodiéster puede suprimirse por desajustes entre el ARNip y el ARNm diana cerca del sitio de escisión. Otras veces, las proteínas Argonautas del RISC carecen de actividad endonucleasa incluso cuando el ARNm y el ARNip objetivo están perfectamente emparejados. [18] En tales casos, la expresión genética será silenciada por un mecanismo inducido por miARN [17]
[2]
Los ARN que interactúan con Piwi son responsables del silenciamiento de los transposones y no son ARNip. [20] Los ARN que interactúan con PIWI (piRNA) son una clase recientemente descubierta de pequeños ARN no codificantes (ncRNA) con una longitud de 21 a 35 nucleótidos. Desempeñan un papel en la regulación de la expresión genética, el silenciamiento de transposones y la inhibición de infecciones virales. Una vez considerados como "materia oscura" de los ncRNA, los piRNA emergieron como actores importantes en múltiples funciones celulares en diferentes organismos. [21]
Muchos organismos modelo, como plantas ( Arabidopsis thaliana ), levaduras ( Saccharomyces cerevisiae ), moscas ( Drosophila melanogaster ) y gusanos ( C. elegans ), se han utilizado para estudiar el silenciamiento de genes transcripcionales dirigidos por ARN pequeños no codificantes. En células humanas, el silenciamiento de genes transcripcionales dirigido por ARN se observó hace una década cuando los ARNip exógenos silenciaron un promotor transgénico del factor de elongación 1 α que impulsaba un gen indicador de la proteína fluorescente verde (GFP). [22] Los principales mecanismos de silenciamiento génico transcripcional (TGS) que involucran la maquinaria de ARNi incluyen la metilación del ADN, modificaciones postraduccionales de histonas y la posterior remodelación de la cromatina alrededor del gen diana a un estado heterocromático. [22] Los ARNip se pueden incorporar en un complejo de silenciamiento transcripcional inducido por ARN (RITS). Un complejo RITS activo desencadenará la formación de heterocromatina alrededor del ADN que coincida con el ARNip, silenciando efectivamente los genes en esa región del ADN.
Una de las potentes aplicaciones de los ARNip es la capacidad de distinguir la secuencia objetivo de la no objetivo con una diferencia de un solo nucleótido. Este enfoque se ha considerado terapéuticamente crucial para silenciar los trastornos de ganancia de función dominante (GOF), donde el alelo mutante que causa la enfermedad se diferencia del alelo wt en un solo nucleótido (nt). Estos tipos de ARNip con la capacidad de distinguir una diferencia de un solo nt se denominan ARNip específicos de alelo. [2]
ASP-RNAi es una categoría innovadora de RNAi con el objetivo de suprimir el alelo mutante dominante y al mismo tiempo preservar la expresión del alelo normal correspondiente con la especificidad de las diferencias de un solo nucleótido entre los dos. [2] Los ARNip de ASP son potencialmente una nueva y mejor alternativa curativa para el tratamiento de trastornos genéticos autosómicos dominantes, especialmente en casos en los que la expresión de alelos de tipo salvaje es crucial para la supervivencia del organismo, como la enfermedad de Huntington (EH), la distonía DYT1 (González-Alegre et al. 2003, 2005), la enfermedad de Alzheimer (Sierant et al. 2011), la enfermedad de Parkinson (EP) (Takahashi et al. 2015), la esclerosis lateral amiloide (ELA) (Schwarz et al. 2006) y la enfermedad de Machado-Joseph (Alves et al. 2008). Su potencial terapéutico también se ha evaluado para diversos trastornos de la piel como la epidermólisis ampollosa simple (Atkinson et al. 2011), la queratodermia palmoplantar epidermolítica (EPPK) (Lyu et al. 2016) y la distrofia corneal reticular tipo I (LCDI) (Courtney et al. .2014). [2]
El ARNi se cruza con otras vías; No es sorprendente que, en ocasiones, la introducción experimental de un ARNip desencadene efectos inespecíficos. [23] [24] Cuando una célula de mamífero encuentra un ARN bicatenario como un ARNip, puede confundirlo con un subproducto viral y generar una respuesta inmune. Además, debido a que los microARN estructuralmente relacionados modulan la expresión génica en gran medida a través de interacciones de pares de bases de complementariedad incompletas con un ARNm objetivo , la introducción de un ARNip puede provocar una desviación no deseada. Las modificaciones químicas del ARNip pueden alterar las propiedades termodinámicas que también resultan en una pérdida de especificidad de un solo nucleótido. [25]
La introducción de demasiados ARNip puede provocar eventos inespecíficos debido a la activación de respuestas inmunes innatas. [26] La mayor parte de la evidencia hasta la fecha sugiere que esto probablemente se debe a la activación del sensor de ARNbc PKR, aunque el gen I inducible por ácido retinoico (RIG-I) también puede estar involucrado. [27] También se ha descrito la inducción de citocinas a través del receptor tipo peaje 7 (TLR7). La modificación química del ARNip se emplea para reducir la activación de la respuesta inmune innata para la función genética y aplicaciones terapéuticas. Un método prometedor para reducir los efectos no específicos es convertir el ARNip en un microARN. [28] Los microARN se producen de forma natural y, al aprovechar esta vía endógena, debería ser posible lograr una eliminación genética similar en concentraciones comparativamente bajas de los ARNip resultantes. Esto debería minimizar los efectos inespecíficos.
La desorientación es otro desafío para el uso de ARNip como herramienta de eliminación de genes. [24] Aquí, los genes con complementariedad incompleta son inadvertidamente regulados a la baja por el ARNip (en efecto, el ARNip actúa como un miARN), lo que genera problemas en la interpretación de los datos y una posible toxicidad. Sin embargo, esto se puede abordar en parte mediante el diseño de experimentos de control apropiados, y actualmente se están desarrollando algoritmos de diseño de ARNip para producir ARNip libres de desvíos. Luego se puede utilizar el análisis de expresión de todo el genoma, por ejemplo mediante tecnología de microarrays, para verificar esto y perfeccionar aún más los algoritmos. Un artículo de 2006 del laboratorio de la Dra. Khvorova implica tramos de 6 o 7 pares de bases desde la posición 2 en adelante en la coincidencia de ARNip con regiones 3'UTR en genes no objetivo. [29] La herramienta de predicción fuera del objetivo de ARNip está disponible en http://crdd.osdd.net/servers/aspsirna/asptar.php y se publica como recurso ASPsiRNA. [30]
Los ARN simples pueden ser inmunógenos deficientes, pero se pueden crear fácilmente anticuerpos contra complejos de ARN-proteína. Muchas enfermedades autoinmunes ven este tipo de anticuerpos. Todavía no ha habido informes de anticuerpos contra el ARNip unido a proteínas. Algunos métodos para la administración de ARNip unen polietilenglicol (PEG) al oligonucleótido, lo que reduce la excreción y mejora la vida media circulante. Sin embargo, recientemente Regado Biosciences tuvo que suspender un gran ensayo de fase III de aptámero de ARN PEGilado contra el factor IX debido a una reacción anafiláctica grave a la parte PEG del ARN. Esta reacción provocó la muerte en algunos casos y plantea importantes preocupaciones sobre la administración de ARNip cuando están involucrados oligonucleótidos PEGilados. [31]
La transfección de ARNip en células normalmente reduce la expresión de muchos genes; sin embargo, también se observa una regulación positiva de los genes. La regulación positiva de la expresión génica puede explicarse en parte por los objetivos genéticos previstos de los miARN endógenos. Los análisis computacionales de más de 150 experimentos de transfección de ARNip respaldan un modelo en el que los ARNip exógenos pueden saturar la maquinaria de ARNi endógeno, lo que resulta en la desrepresión de genes regulados por miARN endógenos. [32] Por lo tanto, si bien los ARNip pueden producir efectos no deseados fuera del objetivo, es decir, una regulación negativa involuntaria de los ARNm a través de una coincidencia de secuencia parcial entre el ARNip y el objetivo, la saturación de la maquinaria de ARNi es otro efecto no específico distinto, que implica la desrepresión de los miARN. -genes regulados y da como resultado problemas similares en la interpretación de datos y toxicidad potencial. [33]
Los ARNip se han modificado químicamente para mejorar sus propiedades terapéuticas. Se debe entregar ARN de interferencia corto (ARNip) al sitio de acción en las células de los tejidos diana para que el ARNi cumpla su promesa terapéutica. Una base de datos detallada de todas estas modificaciones químicas se selecciona manualmente como siRNAmod en la literatura científica. [34] La modificación química del ARNip también puede provocar inadvertidamente la pérdida de la especificidad de un solo nucleótido. [35]
Dada la capacidad de derribar, en esencia, cualquier gen de interés, el ARNi a través de ARNip ha generado un gran interés tanto en biología básica [36] como aplicada.
Uno de los mayores desafíos para las terapias basadas en ARNip y ARNi es la administración intracelular. [37] El ARNip también tiene una estabilidad y un comportamiento farmacocinético débiles . [38] La entrega de ARNip a través de nanopartículas se ha mostrado prometedora. [37] Los oligos de ARNip in vivo son vulnerables a la degradación por endonucleasas y exonucleasas plasmáticas y tisulares [39] y han mostrado sólo una eficacia leve en sitios de administración localizados, como el ojo humano. [40] Entregar ADN puro a organismos objetivo es un desafío porque su gran tamaño y estructura impiden que se difunda fácilmente a través de las membranas . [37] Los oligos de ARNip evitan este problema debido a su pequeño tamaño de 21-23 oligos. [41] Esto permite la entrega a través de vehículos de entrega a nanoescala llamados nanovectores. [40]
Un buen nanovector para la administración de ARNip debería proteger el ARNip de la degradación, enriquecer el ARNip en el órgano diana y facilitar la absorción celular de ARNip. [39] Los tres grupos principales de nanovectores de ARNip son: basados en lípidos, de base orgánica no lipídica e inorgánicos. [39] Los nanovectores basados en lípidos son excelentes para administrar ARNip a tumores sólidos, [39] pero otros cánceres pueden requerir diferentes nanovectores orgánicos no basados en lípidos, como las nanopartículas basadas en ciclodextrina . [39] [42]
Se ha demostrado que los ARNip administrados a través de nanopartículas basadas en lípidos tienen potencial terapéutico para los trastornos del sistema nervioso central ( SNC) . [43] Los trastornos del sistema nervioso central no son infrecuentes, pero la barrera hematoencefálica (BHE) a menudo bloquea el acceso de posibles terapias al cerebro . [43] Se ha demostrado que los ARNip que se dirigen y silencian las proteínas de eflujo en la superficie de la BBB crean un aumento en la permeabilidad de la BBB. [43] El ARNip administrado a través de nanopartículas basadas en lípidos es capaz de cruzar la BHE por completo. [43]
Una gran dificultad en la entrega de ARNip es el problema de la desorientación. [37] [40] Dado que los genes se leen en ambas direcciones, existe la posibilidad de que incluso si la cadena de ARNip antisentido deseada se lee y elimina el ARNm objetivo, la cadena de ARNip sentido puede apuntar a otra proteína involucrada en otra función. [44]
Los resultados de la fase I de los dos primeros ensayos terapéuticos de ARNi (indicados para la degeneración macular asociada a la edad , también conocida como DMAE) informaron a finales de 2005 que los ARNip son bien tolerados y tienen propiedades farmacocinéticas adecuadas. [45]
En un ensayo clínico de fase 1, a 41 pacientes con cáncer avanzado con metástasis en el hígado se les administró ARNi administrado a través de nanopartículas lipídicas . El ARNi se dirigió a dos genes que codifican proteínas clave en el crecimiento de las células cancerosas, el factor de crecimiento endotelial vascular ( VEGF ) y la proteína del huso de cinesina ( KSP ). Los resultados mostraron beneficios clínicos: el cáncer se estabilizó después de seis meses o la regresión de la metástasis en algunos de los pacientes. El análisis farmacodinámico de las muestras de biopsia de los pacientes reveló la presencia de construcciones de ARNi en las muestras, lo que demuestra que las moléculas alcanzaron el objetivo previsto. [46] [47]
Los ensayos de prueba de concepto han indicado que los ARNip dirigidos al Ébola pueden ser eficaces como profilaxis posterior a la exposición en humanos, y que el 100% de los primates no humanos sobrevivieron a una dosis letal del virus del Ébola de Zaire, la cepa más letal. [48]
Actualmente, los ARNip se sintetizan químicamente y, por lo tanto, están clasificados legalmente dentro de la UE y en EE. UU. como productos medicinales simples. Pero como se están desarrollando ARNip de bioingeniería (BERA), estos se clasificarían como productos medicinales biológicos, al menos en la UE. El desarrollo de la tecnología BERA plantea la cuestión de la categorización de fármacos que tienen el mismo mecanismo de acción pero se producen química o biológicamente. Esta falta de coherencia debe abordarse. [49]
Existe un gran potencial para que el ARN de interferencia (ARNi) se utilice terapéuticamente para silenciar de forma reversible cualquier gen. Para que el ARNi alcance su potencial terapéutico, se debe administrar un pequeño ARN de interferencia (ARNip) al sitio de acción en las células de los tejidos diana. Pero encontrar mecanismos de administración seguros y eficientes es un obstáculo importante para lograr todo el potencial de las terapias basadas en ARNip. El ARNip no modificado es inestable en el torrente sanguíneo, tiene el potencial de causar inmunogenicidad y tiene dificultades para navegar fácilmente por las membranas celulares. [50] Como resultado, se necesitan alteraciones químicas y/o herramientas de administración para transferir de forma segura el ARNip a su sitio de acción. [50] Hay tres técnicas principales de administración de ARNip que difieren en eficiencia y toxicidad.
En esta técnica, primero se debe diseñar ARNip contra el gen objetivo. Una vez que el ARNip se configura frente al gen, debe administrarse de manera efectiva mediante un protocolo de transfección. La administración generalmente se realiza mediante liposomas catiónicos , nanopartículas poliméricas y conjugación de lípidos. [51] Este método es ventajoso porque puede administrar ARNip a la mayoría de los tipos de células, tiene alta eficiencia y reproducibilidad y se ofrece comercialmente. Los reactivos comerciales más comunes para la transfección de ARNip son Lipofectamine y Neon Transfection. Sin embargo, no es compatible con todos los tipos de células y tiene una baja eficiencia in vivo. [52] [53]
Los pulsos eléctricos también se utilizan para administrar ARNip intracelularmente a las células. La membrana celular está formada por fosfolípidos, lo que la hace susceptible a un campo eléctrico. Cuando se inician impulsos eléctricos rápidos pero potentes, las moléculas de lípidos se reorientan, mientras sufren transiciones de fase térmica debido al calentamiento. Esto da como resultado la formación de poros hidrófilos y perturbaciones localizadas en la membrana celular de la bicapa lipídica que también causan una pérdida temporal de semipermeabilidad. Esto permite el escape de muchos contenidos intracelulares, como iones y metabolitos, así como la absorción simultánea de fármacos, sondas moleculares y ácidos nucleicos. Para las células que son difíciles de transfectar, la electroporación es ventajosa; sin embargo, la muerte celular es más probable con esta técnica. [54]
Este método se ha utilizado para administrar ARNip dirigido a VEGF en tumores xenoinjertados en ratones desnudos, lo que resultó en una supresión significativa del crecimiento tumoral. [55]
Los efectos de silenciamiento genético de los ARNip diseñados transfectados son generalmente transitorios, pero esta dificultad se puede superar mediante un enfoque de ARNi. La entrega de este ARNip a partir de plantillas de ADN se puede realizar a través de varios vectores virales recombinantes basados en retrovirus, virus adenoasociados, adenovirus y lentivirus . [56] Este último es el virus más eficiente que administra de manera estable ARNip a las células diana, ya que puede transducir células que no se dividen y apuntar directamente al núcleo. [57] Estos vectores virales específicos se han sintetizado para facilitar eficazmente el ARNip que no es viable para la transfección en células. Otro aspecto es que, en algunos casos, los vectores virales sintéticos pueden integrar ARNip en el genoma celular, lo que permite una expresión estable de ARNip y una eliminación genética a largo plazo. Esta técnica es ventajosa porque es in vivo y eficaz para células difíciles de transfectar. Sin embargo, surgen problemas porque puede desencadenar respuestas antivirales en algunos tipos de células que conducen a efectos mutagénicos e inmunogénicos.
Este método tiene un uso potencial en el silenciamiento de genes del sistema nervioso central para el tratamiento de la enfermedad de Huntington . [58]
Una década después del descubrimiento del mecanismo de ARNi en 1993, el sector farmacéutico invirtió fuertemente en la investigación y el desarrollo de la terapia con ARNip. Hay varias ventajas que tiene esta terapia sobre las moléculas pequeñas y los anticuerpos. Puede administrarse trimestralmente o cada seis meses. Otra ventaja es que, a diferencia de los anticuerpos monoclonales y de molécula pequeña que necesitan reconocer la conformación específica de una proteína, el ARNip funciona mediante el emparejamiento de bases de Watson-Crick con el ARNm. Por lo tanto, cualquier molécula diana que deba tratarse con alta afinidad y especificidad puede seleccionarse si está disponible la secuencia de nucleótidos correcta. [38] Uno de los mayores desafíos que los investigadores debían superar era la identificación y el establecimiento de un sistema de administración a través del cual las terapias ingresarían al cuerpo. Y que el sistema inmunológico a menudo confunde las terapias con ARNi como restos de agentes infecciosos, que pueden desencadenar una respuesta inmunitaria. [4] Los modelos animales no representaban con precisión el grado de respuesta inmune que se observó en humanos y, a pesar de la promesa del tratamiento, los inversores se deshicieron del ARNi. [4]
Sin embargo, hubo algunas empresas que continuaron con el desarrollo de la terapia con ARNi para humanos. Alnylam Pharmaceuticals , Sirna Therapeutics y Dicerna Pharmaceuticals son algunas de las empresas que todavía trabajan para llevar las terapias de ARNi al mercado. Se supo que casi todas las terapias con ARNip administradas en el torrente sanguíneo se acumulaban en el hígado. Es por eso que la mayoría de los primeros objetivos de los fármacos eran enfermedades que afectaban al hígado. Los repetidos trabajos de desarrollo también arrojaron luz sobre cómo mejorar la composición química de la molécula de ARN para reducir la respuesta inmune, causando posteriormente pocos o ningún efecto secundario. [59] A continuación se enumeran algunas de las terapias aprobadas o en proceso.
En 2018, Alnylam Pharmaceuticals se convirtió en la primera empresa en tener una terapia de ARNip aprobada por la FDA . Onpattro (patisiran) fue aprobado para el tratamiento de la polineuropatía de la amiloidosis hereditaria mediada por transtiretina (hATTR) en adultos. hATTR es una afección rara y progresivamente debilitante. Durante la amiloidosis hATTR, la proteína transtiretina (TTR) mal plegada se deposita en el espacio extracelular. En condiciones de plegado típicas, los tetrámeros TTR están formados por cuatro monómeros. La amiloidosis ATTR hereditaria es causada por una falla o mutación en el gen de la transtiretina (TTR) que se hereda. Cambiar solo un aminoácido cambia las proteínas transtiretina tetraméricas, lo que da como resultado una proteína transtiretina tetramérica inestable que se agrega en monómeros y forma depósitos de amiloide extracelulares insolubles. La acumulación de amiloide en varios sistemas de órganos causa miocardiopatía, polineuropatía y disfunción gastrointestinal. Afecta a 50.000 personas en todo el mundo. Para administrar el fármaco directamente al hígado, el ARNip está encerrado en una nanopartícula lipídica. La molécula de ARNip detiene la producción de proteínas amiloides al interferir con la producción de ARN de proteínas TTR anormales. Esto previene la acumulación de estas proteínas en diferentes órganos del cuerpo y ayuda a los pacientes a controlar esta enfermedad. [60] [61]
Tradicionalmente, el trasplante de hígado ha sido el tratamiento estándar para la amiloidosis hereditaria por transtiretina; sin embargo, su eficacia puede verse limitada por el depósito persistente de amiloide de transtiretina de tipo salvaje después del trasplante. También existen medicamentos de molécula pequeña que brindan un alivio temporal. Antes del lanzamiento de Onpattro, las opciones de tratamiento para hATTR eran limitadas. Después de la aprobación de Onpattro, la FDA otorgó a Alnylam la designación de terapia innovadora, que se otorga a medicamentos destinados a tratar una afección grave y que representan una mejora sustancial con respecto a cualquier terapia disponible. También recibió la designación de medicamento huérfano otorgada a aquellos tratamientos destinados a tratar de forma segura afecciones que afectan a menos de 200.000 personas. [62]
Junto con Onpattro, también se ha descubierto otro fármaco terapéutico de interferencia de ARN (Partisiran) que tiene la propiedad de inhibir la síntesis hepática de transtiretina. Como resultado, el ARN mensajero objetivo (ARNm) se escinde mediante pequeños ARN de interferencia acoplados al complejo silenciador inducido por ARN . Patisiran, un fármaco terapéutico de ARNi en investigación, utiliza este proceso para disminuir la producción de transtiretina mutante y de tipo salvaje mediante la escisión de 3 regiones no traducidas del ARNm de transtiretina. [63]
En 2019, la FDA aprobó la segunda terapia con ARNi, Givlaari (givosiran), utilizada para tratar la porfiria hepática aguda (AHP). La enfermedad se debe a la acumulación de moléculas tóxicas de porfobilinógeno (PBG) que se forman durante la producción de hemo. Estas moléculas se acumulan en diferentes órganos y esto puede provocar los síntomas o ataques de AHP.
Givlaari es un fármaco de ARNip que regula negativamente la expresión de la ácido aminolevulínico sintasa 1 (ALAS1), una enzima hepática implicada en un paso temprano en la producción de hemo. La regulación negativa de ALAS1 reduce los niveles de intermediarios neurotóxicos que causan los síntomas de AHP. [38]
Años de investigación han llevado a una mayor comprensión de las terapias con ARNip más allá de las que afectan al hígado. Alnylam Pharmaceuticals participa actualmente en terapias que pueden tratar la amiloidosis y los trastornos del SNC como la enfermedad de Huntington y la enfermedad de Alzheimer . [4] También se han asociado recientemente con Regeneron Pharmaceuticals para desarrollar terapias para enfermedades del SNC, oculares y hepáticas.
A partir de 2020, ONPATTRO y GIVLAARI están disponibles para aplicaciones comerciales, y dos ARNip, lumasiran (ALN-GO1) e inclisiran , se han presentado para solicitud de nuevo fármaco ante la FDA. Varios ARNip se encuentran en estudios clínicos de fase 3 y más candidatos se encuentran en la etapa inicial de desarrollo. [38] En 2020, los productos farmacéuticos Alnylam y Vir anunciaron una asociación y comenzaron a trabajar en una terapia de ARNi que trataría casos graves de COVID-19. [64]
Otras empresas que han tenido éxito en el desarrollo de una cartera de terapias con ARNip son Dicerna Pharmaceuticals, en asociación con Eli Lilly and Company, y Arrowhead Pharmaceuticals , en asociación con Johnson and Johnson . Varias otras grandes empresas farmacéuticas, como Amgen y AstraZeneca , también han invertido mucho en terapias con ARNip al ver el éxito potencial de esta área de medicamentos biológicos. [sesenta y cinco]
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