Anticuerpos químicos (Aptámeros), 2

En el año 2002 se descubrieron aptámeros existentes de manera natural en los organismos vivos. Dos grupos de investigación liderados por Ronald Breaker y Evgeny Nudler descubrieron un regulador genético basado en ácidos nucléicos. A estas estructuras se les ha denominado riboswitches y están formadas por una plataforma de expresión y un aptámero mediante el cual el riboswitch interacciona con una molécula diana afectando a la actividad genética.

El método SELEX de sus siglas en inglés “Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment”, también conocido como selección in vitro o evolución in vitro es la técnica utilizada para la selección y aislamiento de aptámeros. Esta es una técnica de química combinatoria aplicada en biología molecular.

El proceso comienza con la síntesis de una gran genoteca de oligonucleótidos, que consiste en secuencias de DNA o RNA generadas al azar y con un número de nucleótidos constante, como se ha mencionado anteriormente, en los que todas las secuencias tienen extremos constantes. Para una región aleatorizada de n nucleotidos, el número de posibles secuencias es 4ⁿ.

Las secuencias de la genoteca, se ponen en presencia del ligando diana. Entonces mediante plegamientos tridimensionales los diferentes oligonucleotidos podrán unirse a la diana o no. Las secuencias no enlazadas son eliminadas.

Las secuencias enlazadas son eluidas y amplificadas por PCR (mediante los primers de los extremos) para la preparación de subsecuentes rondas de selección en las que se aumentará el rigor de las condiciones para identificar las secuencias que poseen la mejor propiedad química buscada (afinidad, inactivación de la proteína, modificaciones en la conformación para la determinación, etc).

Estas moléculas se presentan como una alternativa real a los anticuerpos monoclonales en la investigación biomédica, tanto en el ámbito del diagnóstico, debido a su aplicación como sensores moleculares , como en el terapéutico, ya que son capaces de interferir en las funciones biológicas de las moléculas diana. En las propiedades químicas y biológicas se presentan diversas ventajas en su utilización frente a los anticuerpos monoclonales, como pueden ser, su potencial obtención frente a proteínas no inmunogénicas, su capacidad de regeneración, su estabilidad a temperatura ambiente, las posibilidades de modificación de su estructura (pegilación, etc.), el abaratamiento de sus costes de producción debido a que se pueden obtener mediante síntesis química, evitando el uso de animales o células, su alta reproducibilidad y su capacidad para ser marcados. También se han detectado aplicaciones como herramientas de separación analítica.

Los pioneros en España en la selección de aptámeros mediante enriquecimiento exponencial en presencia del ligando son el grupo de investigación liderado por el doctor Víctor M. González en el Irycis (Instituto Ramón y Cajal de Investigación Sanitaria), que han desarrollado aptámeros frente a proteínas como la KMP-11 y las histonas H2A y H3 de leishmania infantum. Su know-how ha desembocado en un convenio con la compañía APTUS Biotech, para el desarrollo de un servicio a la carta de selección y producción de aptámeros.

Las investigaciones llevadas a cabo desde el descubrimiento de los aptámeros han dado lugar a la aprobación por parte de la FDA del primer fármaco basado en un aptámero para el tratamiento de la degeneración macular neovascular asociada a la edad. Este es conocido como Macugen (Pegaptanib), comercializado en España por Pfizer. La molécula es un oligonucleótido pegilado que liga con una alta especificidad y afinidad al Factor de Crecimiento del Endotelio Vascular (VEGF165) extracelular, inhibiendo su actividad. Por otro lado, la compañía americana con base en Cambridge, MA, Archemix ha basado toda su I+D y pipeline en el desarrollo de aptámeros como una nueva clase de terapia directa para la prevención y el tratamiento de enfermedades crónicas y agudas. Su molécula estrella, ARC1779 es un antagonista del Factor von Willebrand y está siendo evaluada en estudios de fase 2 en pacientes en los que se ha diagnosticado Síndrome Coronario Agudo que han sido sometidos a una angioplastia coronaria.

Debido a las expectativas creadas por la investigación en estas moléculas, el laboratorio Ellington, ha desarrollado una base de datos para ensayos de selección in vitro y SELEX, llamada The Aptamer Database, que cataloga todos los experimentos publicados.

Los aptámeros tienen una serie de características particulares, como que la vida media en sangre de estas moléculas sin modificar es muy corta, debido a su rápida degradación por parte de las nucleasas muy abundantes en este medio. Además, como consecuencia de su bajo peso molecular, son fácilmente eliminados del organismo por los riñones, lo que hace que su toxicidad sea baja. Aunque también debido a esto, las aplicaciones actuales de estos aptámeros no modificados se focalizan en el tratamiento de estados transitorios, como la coagulación sanguínea, o el tratamiento localizado de órganos, como los ojos, donde su delivery es posible. Un ejemplo de esto es un aptámero cuya diana es la tenascina, desarrollado por Schering AG y NeXstar Pharmaceuticals como marcador tumoral por imagen para el cáncer.

En los últimos años se ha mejorado considerablemente su aplicación intracelular (intrámeros), así como su resistencia a las nucleasas, mediante modificaciones tales como en posición 2´del azúcar.

Otros ejemplos de aptámeros seleccionados frente a dianas proteícas identificados en la bibliografía son aptámero frente a la transcriptasa reversa del HIV-1, aptámero frente a la RNA polimerasa RNA-dependiente del virus de la Hepatitis C, frente a la proteína gp 120 del HIV-1, aptámero frente a proteína NS3 del virus de la hepatitis.