La terapia génica es un enfoque prometedor para tratar diversas enfermedades genéticas mediante la administración de genes terapéuticos en las células diana. Sin embargo, la entrega de genes no es una tarea trivial, ya que requiere superar varias barreras biológicas, como el reconocimiento inmunológico, la captación celular, el escape endosomal, la entrada nuclear y la expresión génica. Para superar estos desafíos, los investigadores han desarrollado varios tipos de vectores de administración de genes, como vectores virales y no virales.
Entre los vectores virales, el virus adenoasociado (AAV) es uno de los vehículos de administración de genes más utilizados y exitosos. El AAV es un virus pequeño sin envoltura que puede infectar tanto células en división como que no se dividen y puede mediar en la expresión génica a largo plazo sin integrarse en el genoma del huésped. AAV tiene una baja inmunogenicidad y un amplio tropismo, lo que significa que puede infectar varios tipos de células y tejidos. Además, AAV se puede diseñar para mostrar diferentes proteínas o péptidos de superficie para mejorar su especificidad y eficiencia de direccionamiento.
Sin embargo, AAV también tiene algunas limitaciones, como una pequeña capacidad de empaquetamiento de alrededor de 4,7 kb, un riesgo potencial de mutagénesis por inserción y una inmunidad preexistente en algunos individuos. Por lo tanto, los investigadores están constantemente explorando nuevas formas de mejorar los vectores AAV para aplicaciones de terapia génica.
Una de las estrategias para optimizar los vectores AAV es utilizar primates no humanos (NHP) como modelos animales. Los NHP están estrechamente relacionados con los humanos en términos de fisiología, anatomía, inmunología y genética y, por lo tanto, pueden proporcionar datos más relevantes y predictivos para los ensayos de terapia génica en humanos. Los NHP también se pueden usar para evaluar la seguridad, la eficacia, la biodistribución y la inmunogenicidad de los vectores AAV in vivo.
En esta publicación de blog, revisaremos algunos de los avances recientes en el uso de NHP como modelos para la terapia génica mediada por AAV. Nos centraremos en tres áreas principales: (1) desarrollar nuevos serotipos o variantes de AAV con propiedades de transducción mejoradas; (2) ingeniería de promotores inducibles o específicos de tejido para controlar la expresión génica; y (3) aplicar la tecnología CRISPR-Cas9 para lograr una edición precisa del genoma con vectores AAV.
Además de proporcionar genes sanos para reemplazar los defectuosos, la terapia génica basada en AAV también se puede utilizar para lograr otros objetivos, como mejorar la expresión génica, silenciar la expresión génica o editar secuencias génicas. Para llevar a cabo estas tareas, los investigadores han estado desarrollando nuevos serotipos o variantes de AAV con propiedades de transducción mejoradas, ingeniería de promotores inducibles o específicos de tejido para controlar la expresión génica y aplicado la tecnología CRISPR-Cas9 para lograr una edición genómica precisa con vectores de AAV.
Una de las formas de mejorar la eficiencia y la especificidad de la transducción de AAV es diseñar nuevos serotipos o variantes de AAV que puedan dirigirse mejor a los tipos de células deseados y evadir el sistema inmunitario. Por ejemplo, los investigadores han utilizado métodos de evolución dirigida, diseño racional o visualización de péptidos para crear nuevas cápsidas de AAV que tienen un tropismo mejorado para ciertos tejidos, como el cerebro, el hígado, el corazón o la retina. Algunas de estas nuevas cápsidas de AAV también han mostrado una inmunogenicidad reducida y una mayor estabilidad en comparación con los serotipos de AAV naturales.
Otra forma de mejorar la terapia génica AAV es diseñar promotores inducibles o específicos de tejido que puedan regular cuándo y dónde se expresa el transgén. Por ejemplo, los investigadores han utilizado promotores que son activados por ciertos estímulos, como la luz, la temperatura o las drogas, para controlar el tiempo y el nivel de expresión del transgén. Alternativamente, los investigadores han usado promotores que son específicos para ciertos tipos de células, como neuronas, glía o fotorreceptores, para restringir la expresión del transgén a las células diana. Estas estrategias pueden ayudar a reducir los efectos secundarios no deseados y aumentar la eficacia terapéutica de la terapia génica AAV.
Una tercera forma de mejorar la terapia génica AAV es aplicar la tecnología CRISPR-Cas9 para lograr una edición precisa del genoma con vectores AAV. CRISPR-Cas9 es una poderosa herramienta que puede introducir mutaciones o correcciones específicas en el genoma mediante el uso de un ARN guía (ARNg) y una nucleasa Cas9. Los investigadores han utilizado vectores AAV para llevar los componentes gRNA y Cas9 a las células diana y lograron una edición exitosa del genoma en varios modelos animales de enfermedades humanas. Por ejemplo, los investigadores han utilizado AAV-CRISPR-Cas9 para corregir mutaciones en genes asociados con la distrofia muscular de Duchenne, la fibrosis quística, la hemofilia y la retinosis pigmentaria. Sin embargo, también existen algunos desafíos y limitaciones al usar AAV-CRISPR-Cas9, como efectos fuera del objetivo, respuestas inmunitarias y restricciones de empaque.
