¿Podría un vector viral ser el portador de una cura de VIH?
5 de junio de 2018
Abigail Sawyer
Los vectores virales están demostrando su valor en aplicaciones CRISPR.
Los vectores virales consisten principalmente en cuatro tipos: retrovirus, lentivirus, adenovirus y virus adenoasociados (1). Desempeñan un papel muy importante en la terapia génica, ya que son los vasos que permiten la transferencia de un gen a una célula deseada.
En pocas palabras, los vectores virales permiten el uso eficiente y viable de las aplicaciones CRISPR, con el vector de elección para muchas aplicaciones CRISPR que tiende a ser el vector lentiviral. Tienen éxito donde los reactivos basados en químicos fallan.
¿Por qué lentivirus?
Los investigadores primero desarrollaron vectores virales en la década de 1970, basados en retrovirus (2). Estos vectores podrían insertar información genética en el genoma; sin embargo, solo podían hacerlo en celdas que se dividen activamente. Se desarrollaron otros vectores basados en adenovirus, que no pudieron lograr la expresión transgénica a largo plazo como en el modelo de retrovirus, debido a las limitaciones de que solo podrían infectar células que no se dividen.
Se sabía que el vector lentiviral, modificado a partir del VIH-1, infecta células que no se dividen (3). Luego se desarrolló un sistema de vector lentiviral en un intento de encontrar un sistema de vector viral que pudiera lograr la expresión transgénica sostenida a partir de células infectadas que no se dividen.
Los lentivirus se caracterizan por una envoltura, cápside y un genoma de ARN. El vector lentiviral se modificó por ingeniería genética para que no contuviera ningún gen codificador de virus mientras se mantenían los genes para la replicación y el empaquetamiento viral. Hay espacio para el gen de interés para ser clonado.
Pueden dirigirse a celdas específicas con una selectividad muy alta y su eficiencia en las líneas celulares más comúnmente utilizadas es muy alta, por lo que es fácil lograr una tasa de entrega del 100%. También es posible dirigir tanto las células que se dividen como las que no se dividen con un vector lentiviral así como células primarias y difíciles de transfectar.
Lentivirus y VIH-1
Puede parecer extraño, pero los avances científicos recientes (4) han utilizado el vector lentiviral modificado con VIH-1 para administrar un sistema CRISPR / Cas9 a las células con la esperanza de frustrar el VIH-1.
El VIH-1, el virus VIH predominante y más comúnmente referido, representa el 95% de las infecciones por VIH en todo el mundo (5) y afecta a más de 35 millones de personas (6).
Puede controlarse con terapia antirretroviral, pero no existe una cura completa debido a la dificultad con la erradicación de las células infectadas, ya que el gen viral se inserta en los cromosomas de la célula infectada.
La edición del genoma, particularmente el sistema CRISPR / Cas9, tiene el potencial de permitir la eliminación de estos genes del VIH-1 insertados.
Este estudio, publicado en Scientific Reports , se ha centrado en dos genes que regulan la proliferación del VIH-1, conocido como tat y rev . El equipo de investigadores de la Universidad de Kobe (Hyogo, Japón) diseñó seis tipos de ARN guía (ARNg) para permitir la edición específica del genoma utilizando el sistema CRISPR / Cas9. Se desarrollaron tres gRNA para dirigirse al gen tat y tres se desarrollaron para dirigirse al gen rev .
Los gRNA y la enzima Cas9 se empaquetaron en un vector lentiviral, por lo que el gRNA podría dirigir el Cas9 a los sitios relevantes en el DNA. Luego introdujeron el sistema en células cultivadas, demostrando que podían detener efectivamente la expresión de los genes diana. Tampoco hubo mutaciones detectables fuera del sitio en el ADN de las células T humanas.
"Estos resultados muestran que el sistema CRISPR / Cas9, al apuntar a los genes reguladores del VIH-1, tat y rev , es un método prometedor para tratar la infección por VIH", comentó el profesor asociado Masanori Kameoka.
"Ahora necesitamos investigar cómo podemos introducir de forma selectiva un sistema CRISPR / Cas9 que se dirige a los genes del VIH-1 en las células infectadas de los pacientes. Para poder introducir el sistema CRISPR / Cas9 de forma segura y efectiva, los vectores deben mejorarse. la investigación nos proporcionará información útil para desarrollar un método de tratamiento que pueda curar por completo la infección por VIH-1 ".
Los investigadores creen que este estudio puede ofrecer un nuevo enfoque para "curas funcionales"; sin embargo, aún queda trabajo por hacer para mejorar el sistema de vectores y mover los estudios in vitro in vivo . El sistema CRISPR también se dirigió a la expresión génica en células T CD4 + infectadas que no se dividen permitiendo la expresión transgénica sostenida, lo que demuestra el valor de los vectores lentivirales en este contexto.
"La capacidad de los vectores lentivirales para transducir células que no se dividen, incluidas las células T CD4 + enreposo , y mantener la expresión estable del transgén Cas9 a largo plazo respalda su uso potencial para erradicar las células infectadas que constituyen el reservorio latente", concluyeron los investigadores.
"Con base en los rápidos avances logrados en la investigación CRISPR / Cas9, una cura funcional del VIH-1 pronto podría estar a su alcance".
¿Hay vectores virales para el largo plazo?
El uso de vectores virales se ha abordado y se debe abordar con precaución en cualquier aplicación. Sin embargo, los científicos y los fabricantes están trabajando arduamente para garantizar la bioseguridad de los vectores virales.
Los vectores lentivirales se preparan para que solo puedan dirigirse a células específicas y carecen de genes codificadores virales, lo que significa que no habrá virus producido después de la infección de las células diana. En la actualidad, se considera que tienen un nivel de bioseguridad 2, que es de un nivel similar al de los cultivos de tejidos; los cultivos de tejidos deben tener al menos un nivel de bioseguridad 2.
A pesar de esto, la progresión en los avances de vectores de ADN no virales se está haciendo lentamente. Queda por ver si los vectores no virales eclipsarán a sus contrapartes virales.
(4) El sistema Ophinni Y, Inoue M, Kotaki T, Kameoka M. CRISPR / Cas9 dirigido a genes reguladores del VIH-1 inhibe la replicación viral en cultivos de células T infectadas. Sci. Reps.8: 7784 doi: 10.1038 / s41598-018-26190-1 (2018).
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