El avance del ARNm podría permitir el desarrollo de tratamientos personalizados para el cáncer y los defectos genéticos: equipo de científicos polacos nominados para el Premio al Inventor Europeo 2018.
- El requisito previo para una medicina totalmente personalizada con la máxima eficacia es ofrecer terapias adaptadas a cada paciente y sus enfermedades específicas, también a nivel celular.
Este es el objetivo de los científicos polacos: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz y su equipo.
Han desarrollado un extremo de la molécula de ARNm duradero, más eficaz y fácil de producir: el llamado cap, que indica a la célula que produzca proteínas específicas.
La técnica propuesta por los científicos nos permite pensar en soluciones médicas que corrijan el sistema de información genética del cuerpo sin realizar cambios directos en el ADN del paciente.
Por sus logros, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz y un equipo de científicos de la Universidad de Varsovia fueron nominados para la final del Premio al Inventor Europeo 2018 en la categoría "Investigación". Los ganadores del premio EPO de este año se anunciarán en una ceremonia que tendrá lugar el 7 de junio en París.
"El concepto propuesto por los científicos polacos puede extender el uso de la medicina personalizada basada en la biología molecular", dijo Benoît Battistelli, presidente de la EPO. "Esta invención refleja cómo la investigación médica europea está ayudando a crear nuevos conceptos para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades mortales que podrían beneficiar a millones de personas".
Una experiencia personal que contribuyó al desarrollo de la medicina personalizada
Para Jacek Jemielity, que trabaja en química bioorgánica en la Universidad de Varsovia, la cuestión del desarrollo de nuevos métodos para tratar enfermedades como el cáncer fue de particular importancia.
Mientras su equipo investigaba el desarrollo de un ARNm modificado químicamente más estable como portador de fármacos, su hija desarrolló leucemia.
"Pasé mucho tiempo en el hospital, donde vi a muchos niños luchando por sus vidas", dice Jemielity. "Su enfermedad fue una motivación extremadamente importante para mi trabajo".
Y aunque la hija del científico se ha recuperado por completo, cada año se diagnostican más de 10 millones de nuevos casos de diversas formas de cáncer.
El cáncer, en todas sus formas, es la segunda causa principal de muerte en el mundo. Los tratamientos estándar como la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia están logrando avances significativos.
Sin embargo, el hecho de que, según las estimaciones, dos de cada cinco personas puedan desarrollar cáncer a lo largo de su vida, y los enormes costos financieros resultantes y el impacto en la vida de los pacientes, han convertido la investigación de nuevos conceptos en el tratamiento del cáncer en una prioridad médica.
Una dirección de tratamiento prometedora es el área de la medicina personalizada, que ofrece terapias basadas en el ADN del paciente.
El objetivo es comprender la causa genética de la enfermedad, ya sea localizando las áreas de ADN que llevaron a su desarrollo o encontrando la mutación genética responsable del crecimiento anormal de células típico del cáncer.
Un nuevo concepto de modificación del ARNm
El ADN humano contiene alrededor de 20.000 genes que contienen instrucciones para producir proteínas, enzimas y otras partículas que componen el cuerpo.
Sin embargo, realizar cambios en el ADN es tan costoso, difícil y arriesgado que hasta la fecha se han aprobado pocas terapias genéticas.
Se basan principalmente en retrovirus modificados que pueden atravesar los mecanismos de defensa celular e introducir nueva información directamente en el núcleo celular.
Un enfoque mucho menos invasivo es centrarse en la forma en que la información escrita en el ADN se transfiere a los ribosomas de la célula, donde se llevan a cabo los comandos para la producción de proteínas codificadas en el ADN.
Las moléculas denominadas ARN mensajero (ARNm) son responsables de transmitir esta información. Es de corta duración por naturaleza, por lo que las enzimas y proteínas humanas han degradado en gran medida cualquier ARNm modificado insertado externamente antes de comunicar el efecto terapéutico deseado al ribosoma.
Sobre la base de una investigación que comenzó cuatro décadas antes, Jemielity y su equipo propusieron un enfoque diferente, centrándose en las delicadas estructuras al final de cada molécula de ARNm, conocida como la tapa 5 '. "La estructura de la tapa es muy importante para el metabolismo del ARNm, porque sin ella, el ARNm se descompone muy rápidamente y no puede realizar sus funciones. Por lo tanto, la tapa protege el ARNm de la degradación '.
El equipo de investigación cambió uno de los aproximadamente 80.000 átomos de una molécula de ARNm típica reemplazando el átomo de oxígeno con un átomo de azufre. De esta forma se creó un casquete de ARNm sintético.
La invención patentada, llamada Beta-S-ARCA, condujo a la creación de un ARNm estable, cinco veces más efectivo y tres veces más estable en la célula que una molécula natural, abriendo el camino para el desarrollo de terapias basadas en ARNm.
Del laboratorio al mercado
Tras el inicio del proceso de patente europea en 2008, el equipo formó una asociación con BioNTech de la Universidad de Mainz (Alemania), que se especializa en terapias genéticas.
Los ensayos clínicos iniciales que utilizan tapas de ARNm desarrollados por el equipo de la UW comenzaron dos años más tarde. En 2013, BioNTech licenció la tecnología de ARNm estable a las compañías farmacéuticas más importantes, incluida la francesa Sanofi S.A. y Genetech Inc.
En julio de 2017, BioNTech publicó resultados prometedores de los primeros ensayos en humanos de una vacuna anticancerosa personalizada basada en ARNm que utiliza tapas desarrolladas por Jemielity y su equipo.
Ocho de los 13 participantes del estudio que tuvieron recurrencias de melanoma regresivo no tenían células cancerosas durante los 23 meses del estudio.
Por el contrario, una de las otras cinco personas que desarrollaron nuevos tumores mostró una reducción del tumor.
La vacuna del estudio, que también puede adaptarse para tratar otros tipos de cáncer, se basa en secuenciar el ADN del tumor del paciente y compararlo con el del tejido normal.
Una vez que se identifica la mutación, se inyecta ARNm alterado artificialmente en el cuerpo del paciente, lo que permite que el sistema inmunológico detecte y destruya las células cancerosas.
BionTech planea probar esta tecnología junto con un medicamento contra el cáncer llamado Tecentriq.
Equipo de investigación
Ya en la década de 1980, los empleados de la Universidad de Varsovia estaban muy por delante de sus colegas que se ocupaban de la estabilización del ARNm, mucho antes de que se considerara un elemento estructural que podría usarse potencialmente en terapias que salvan vidas.
Edward Darżynkiewicz, un experimentado miembro del equipo, obtuvo su maestría en 1970 y defendió su tesis doctoral en química orgánica en la Universidad de Varsovia en 1976, y desde 2009 trabajó en la Universidad de Varsovia como profesor titular de física.
Es el director del Laboratorio de Expresión Genética en el Departamento de Física de la Universidad de Varsovia y del Laboratorio Interdisciplinario de Biología Molecular y Biofísica en el Centro de Nuevas Tecnologías de la Universidad de Varsovia.
En 2015, fue galardonado con la Medalla de Leon Marchlewski por sus extraordinarios logros en bioquímica y biofísica. Es coautor de 208 publicaciones científicas, tres patentes europeas y una patente estadounidense.
Jacek Jemielity también ha estado trabajando en el Centro de Nuevas Tecnologías de la Universidad de Varsovia como profesor de química orgánica desde 2013 y actualmente se desempeña como director del Laboratorio de Química Orgánica allí.
Es autor de tres patentes europeas y casi 100 publicaciones científicas. Por sus logros científicos recibió el Premio del Rector de la Universidad de Varsovia y el Premio de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia.
Joanna Kowalska ha sido profesora asistente en la Facultad de Física, Departamento de Biofísica de la Universidad de Varsovia desde 2011. Actualmente, también es director de proyectos.
La Sra. Joanna es autora de más de 50 artículos científicos y tres patentes europeas. Recibió el Premio de Segundo Grado del Rector de la Universidad de Varsovia, el Premio de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia y el Premio del Prof. Pieńkowski.
En 2018, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz y su equipo también fueron honrados por sus invenciones con el Premio Económico del Presidente de Polonia en la categoría "Investigación y Desarrollo".
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