Virus que se usan para curar
Por Mar Gulis (CSIC)
Sida, gripe, algunas hepatitis… La mayoría de la gente sabe que los virus son la causa de un gran número de enfermedades. También es conocido que pueden ayudarnos a prevenir trastornos de salud a través de las vacunas, que utilizan virus atenuados o inactivados. Sin embargo, ahora los últimos avances en la investigación médica podrían hacer que comenzáramos a verlos como auténticos agentes terapéuticos capaces de curar enfermedades.
La razón de este cambio de percepción radicaría en el uso de los virus en la terapia génica. Esta incipiente rama de la medicina consiste en modificar la información genética de los pacientes para combatir trastornos que no tienen cura a través de métodos tradicionales, como la administración de fármacos o la cirugía. Si bien se trata de un campo todavía en desarrollo, ya se han aprobado más de 1.800 protocolos de ensayos clínicos para la utilización de terapias génicas en todo el mundo.
En su libro Terapia génica (CSIC-Catarata), los investigadores Blanca Laffon, Vanessa Valdiglesias y Eduardo Pásaro explican que este nuevo enfoque fue concebido para el tratamiento de enfermedades relacionadas con defectos genéticos. Entre las 4.000 que se conocen en la actualidad se encuentran algunos problemas de gran importancia para la salud pública, como varias formas de cáncer y buena parte de las enfermedades cardiovasculares y degenerativas. En estos casos la terapia génica se propone corregir el defecto genético introduciendo en el interior de células de interés (células diana) nuevos genes que permitan al organismo realizar correctamente funciones que se encuentran alteradas. Un ejemplo paradigmático de este tratamiento es el de los ‘niños burbuja’ aquejados de inmunodeficiencia combinada severa. Las diferentes técnicas ensayadas con estos pacientes consisten en introducir en algunas células el gen correcto encargado de producir la proteína adenosina deaminasa (ADA), cuya carencia da lugar a la inmunodeficiencia.
En la actualidad la terapia génica no se emplea solo en el tratamiento de enfermedades genéticas sino también en otro tipo de trastornos, como la mayoría de los cánceres o algunas infecciones. En estas situaciones de lo que se trata es de recurrir a la manipulación genética para dotar a las células de alguna propiedad que puede aprovecharse con fines terapéuticos. Por ejemplo, en pacientes portadores del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), causante del sida, se han introducido genes antivirales que evitan la reproducción del VIH cuando este infecta una célula.
¿Y qué tienen que ver los virus con todo esto? La explicación reside en que el material del que están hechos los genes, el ADN, no puede simplemente tragarse como una píldora ni inyectarse directamente en la sangre. El ADN desnudo (sin ninguna cubierta protectora) se deterioraría y además no podría reconocer o penetrar en las células a las cuáles está destinado. Este ADN desnudo necesita un transportador, o vector, para protegerlo y dirigirlo hacia las células correctas del organismo.
Hoy día los virus son los agentes más utilizados como vectores. Estos microorganismos infecciosos están constituidos por fragmentos de ADN o ARN contenidos en el interior de una cápsula de proteínas y, en algunos casos, rodeados de una envoltura formada por grasas y otras proteínas. No tienen metabolismo propio, por lo que han de introducirse en el interior de las células y utilizar su maquinaria para reproducirse, generando, por una parte, copias de su material genético y, por otra, sintetizando las proteínas necesarias para formar la cápsula. Cuando se han producido estos componentes y las nuevas partículas virales se han ensamblado, estas son liberadas de la célula hospedadora, lo que generalmente produce la muerte de esta.
En la terapia génica, el gen terapéutico se introduce en un vector -un virus u otro agente- que facilita su transferencia al interior de la célula.
La terapia génica no utiliza virus ‘normales’ sino modificados genéticamente a los que se les extraen los genes que les confieren características dañinas –aquellos encargados de su reproducción, principalmente– y se les incorporan el gen o los genes deseados para el tratamiento. Estos virus infectan literalmente a los pacientes y penetran en el núcleo de las células, como un virus cualquiera. Sin embargo, una vez allí depositan un material genético que da lugar a la proteína necesaria para la terapia y no se reproducen.
Los vectores virales constituyen los sistemas más eficaces para transferir genes, ya que son capaces de infectar una elevada proporción de células diana. Sin embargo, hay que tener en cuenta que su uso entraña algunas dificultades y limitaciones. En primer lugar, deben considerarse cuestiones de seguridad, bien porque puede producirse una transferencia involuntaria del virus nativo (que no ha sido modificado), bien porque la introducción del genoma del virus en el de la célula hospedadora afecte a genes originales de esta impidiéndole realizar correctamente su función.
Otro punto clave es la reacción inmunitaria que el organismo puede poner en marcha. Como consecuencia, es posible que el sistema inmune elimine el material genético que se ha introducido provocando la muerte de las células modificadas por la transferencia, lo que impediría que la terapia surtiese efecto. Por último es preciso mencionar que la cantidad de material que los virus pueden transportar es limitada –hay genes que no caben en los virus– y que la producción de vectores virales en grandes cantidades es difícil y muy costosa.
https://blogs.20minutos.es/ciencia-para-llevar-csic/2015/05/18/virus-que-se-usan-para-curar/
¿En qué consiste la viroterapia?
Como su nombre indica, la viroterapia consiste en usar los virus para tratar una enfermedad. Lo que se emplea son virus modificados y diseñados en el laboratorio para que infecten solo a ciertas células. ¿A qué células? Pues eso depende del tratamiento, pero suelen ser las células que están provocando la enfermedad, obviamente.
En otras ocasiones, la viroterapia puede hacer referencia al uso de virus para tratar una infección bacteriana. Esto se debe a que, al igual que ocurre con los virus diseñados, todos, en general, son muy selectivos a la hora de escoger a sus "víctimas". Por tanto, un virus que afecte a una bacteria no afectará a una célula eucariota (de animales o plantas).
Por último, también se pueden usar virus para "reprogramar células". Esto consiste en utilizar el poder que tienen algunos virus para modificar el material genético. Si se diseñan para cortar y pegar ciertos genes concretos (los defectuosos, por ejemplo), con técnicas como CRISPR Cas9, podemos "reparar" ese ADN estropeado, con muchas probabilidades de curar una enfermedad genética. Esta es la rama menos explotada de la viroterapia por cuestiones éticas.
| Se pueden usar virus para "reprogramar células". Esto consiste en utilizar el poder que tienen algunos virus para modificar el material genético. |
El uso de virus como terapia tiene varias ventajas: la primera es que son autorreplicativos, o, en otras palabras, que se reproducen solos. Una sola dosis infecciosa es suficiente para que hagan su trabajo. La segunda, como decíamos, es que son muy específicos y podemos diseñarlos para que solo interactúen con ciertas células y ninguna más. La tercera de ellas es que son fácilmente manejables y muy eficientes: se pueden diseñar con relativa facilidad y funcionan increíblemente bien.
Ni vivos, ni muertos, ¿qué es un virus?
Para poder entender el porqué de estas ventajas, es imprescindible comprender qué es un virus. Como ya os contamos, un virus no es un ser vivo, sino que está en esa inextricable frontera con la muerte. Son estructuras organizadas capaces de reproducirse y nada más. Químicamente hablando, los virus son moléculas complejas, con estructuras definidas. Así, tienen una cápside o cubierta que envuelve al material genético. La primera está preparada para detectar y unirse a las células mientras que la segunda es la que contiene todas las instrucciones para hacer lo que hacen los virus.
Los virus se consideran una de las unidades funcionales más pequeñas que existen. Son moléculas extremadamente complejas, capaces de realizar dos de las funciones atribuidas a los seres vivos: relacionarse y reproducirse, aunque para ello dependen de las células o bacterias. Lo que hacen, básicamente, es introducirse en ellas, secuestrar la maquinaria celular usada para que la célula se reproduzca y copiarse.
Esto, como consecuencia, da lugar a la muerte de la célula, que normalmente explota liberando miles de virus más que infecta a células de alrededor. Para infectar a una célula, alguna de las partes de las proteínas que conforman los virus están especializadas en detectar y unirse a ciertos marcadores celulares. Una vez que los encuentran se unen e "inyectan" o atraviesan la membrana con el material genético del virus. Si no existen estos marcadores, el virus no puede unirse a la célula.
| Para infectar a una célula, alguna de las partes de las proteínas que conforman los virus están especializadas en detectar y unirse a ciertos marcadores celulares. |
Una vez dentro, este material genético tiene todas las instrucciones para secuestrar la maquinaria celular y hacer copias de sí mismo, agotando todos los recursos de la célula. Este proceso también puede inhibirse, según el tipo de virus, aunque es algo complejo. Los virus son minúsculos, salvo ciertas excepciones, y son muy eficientes infectando siempre que encuentren a su próxima víctima.
Diseñando virus para curar
Y aquí es donde entra la ingeniería genética. Vivimos rodeados de virus. No todos los virus son iguales ni hacen lo mismo. La gran mayoría de ellos ni siquiera interactúan con nuestras células. Otros no son capaces de hacer nada con ellas. Los que nos interesan son los que sí, aquellos que han evolucionado para infectarnos. A partir de estos, en un laboratorio, podemos quitarles el apartado "malo" y eliminar su peligrosidad.
¿Cómo? Muy sencillo, vaciamos el material genético y dejamos solo la cápside. Luego rellenamos el virus con el material genético que queramos. Este lo habremos diseñado especialmente en un laboratorio, cortando y pegando el material genético que nos interesa. En otros casos también podemos modificar la cápside para que esta se una solo a los tipos de células que queremos. Por ejemplo, las células de un tumor.
|
Este tipo de células tienen características únicas, las cuales las
hacen un blanco especial para un virus diseñado. ¿Se puede diseñar un
virus desde cero? Técnicamente, sí, pero es un proceso costoso y poco
eficiente. Es mucho más fácil coger un virus que sabemos que funciona
(porque nos produce enfermedades) y "anularlo". Así, modificando su
cubierta y su interior según lo que queremos, podemos obtener un virus
perfectamente funcional, inofensivo y, más importante, útil.
Actualmente, la viroterapia es una de las grandes esperanzas para tratar algunos tipos de cáncer, debido a su especificidad. También se pueden emplear para tratar algunas enfermedades raras, de origen genético, ya que permite la modificación de los genes que no van bien, aunque esto todavía no es posible por cuestiones legales, al menos por ahora. En definitiva, la viroterapia está abriendo puertas que creíamos imposibles, cambiando estas armas letales en herramientas muy potentes.
https://www.cienciacanaria.es/secciones/a-fondo/1113-viroterapia-virus-que-curan
Los Virus en la Investigación y la Medicina
¿Pueden ser de ayuda los virus o son sólo dañinos?
Los virus son ampliamente utilizados en la investigación y la medicina tanto para entender la biología básica como para mejorar la salud humana. Imagina que tienes una herramienta que es capaz de injectar su ADN en una célula huésped. Las posibilidades para utilizar dicha herramienta son infinitas. Esa herramienta sería un virus.
Los Virus en la Investigación
Los virus son una herramienta extremadamente importante en el estudio de la biología molecular y celular. Debido a que los virus infectan las células al traspasar su material genético al núcleo de la célula huésped, éstos ayudan a investigar las funciones de las células. Por ejemplo, el uso de virus en la investigación nos ha ayudado a comprender los fundamentos de la genética molecular, tales como la replicación de ADN, la transcripción, el procesamiento de ARN, la traducción, el transporte de proteína y la inmunología.
Los Virus y la Medicina
Los geneticistas a menudo utilizan virus como vectores para introducir genes dentro de las células que están estudiando. Un vector viral es una herramienta usada comúnmente por los biólogos moleculares para poner el material genético dentro de las células. Para que el vector viral sea útil, el virus es modificado de forma que no causará enfermedad y sólo infectará ciertos tipos de células. Los fagos a menudo son usados como vectores de bacterias modificadas genéticamente.
De manera similar, la terapia viral utiliza virus para modificar genéticamente células y tejidos enfermos. La terapia viral tiene futuro como un método de terapia génica y en el tratamiento del cáncer. La terapia génica consiste en insertar genes dentro de las células y tejidos de una persona para tratar la enfermedad. En el caso de una enfermedad genética, el gen defectuoso es reemplazado por un gen que funciona. Aunque la tecnología aún es nueva, ha sido utilizada con cierto éxito.
Los científicos se han concentrado en la terapia génica para enfermedades causadas por defectos de un solo gen, tales como la fibrosis quística, la hemofilia, la distrofia muscular y la anemia falciforme. En la terapia génica, la versión correcta del gen es introducida en las células humanas utilizando un vector viral como el adenovirus que se muestra en la Imagen 7.29.
Los fagos han sido utilizados por más de 60 años como una alternativa a los antibióticos en la antigua Unión Soviética y Europa Oriental. Son considerados como una esperanza contra las cepas resistentes de muchas bacterias a las múltiples drogas debido a que pueden infectar y matar estos "supergusanos". Sin embargo, en el caso del Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, un fago que infecta la bacteria produce una toxina que hace que ésta sea más virulenta y difícil de contener.
Los virus que pueden infectar las células cancerígenas están siendo estudiados para su uso en los tratamientos contra el cáncer. Los virus oncolíticos son virus que destruyen y matan las células cancerígenas. Algunos investigadores esperan tratar algunos cánceres con estos virus.
Imagen 7.29
Terapia génica que utiliza un vector de Adenovirus. Un nuevo gen es insertado en un vector de adenovirus, el cual es usado para introducir el ADN modificado dentro de una célula humana. Si el tratamiento es exitoso, el nuevo gen se introducirá dentro del núcleo y dentro del ADN de la célula meta para producir una proteína funcional.
Resumen
- Los virus son herramientas útiles en la investigación cíentífica y la medicina.
- Los virus nos ayudan a comprender la biología molecular y son utilizados en la terapia génica.
Aprende Más
Utiliza este material para responder las siguientes preguntas. (Solo en inglés)
- Usos de los virus en http://www.news-medical.net/health/Virus-Uses.aspx .
- ¿Cuáles son los tipos de investigaciones biológicas que los virus han ayudado?
- ¿Cómo son utilizados los virus en medicina?
- ¿Cómo son utilizados los virus en la prevención y control del cáncer?
- ¿Cómo funcionan las vacunas?
- https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-conceptos-biologia/section/7.16/primary/lesson/los-virus-en-la-investigaci%c3%b3n-y-la-medicina
La investigación básica se centra en la bioquímica y las propiedades físicas que emplean los microbios que provocan enfermedades para dañar a su huésped. Dicha investigación considera también las características biofísicas de los microbios que se podrían usar en las vacunas o medicamentos útiles para prevenir o interrumpir el proceso de la enfermedad. A esta parte del ciclo de desarrollo de la vacuna se le conoce como investigación básica o preclínica
En el caso de la investigación para crear vacunas, los empleos como asistentes de investigación involucran hacer crecer líneas celulares en cultivo (una línea celular es un clon, o grupo de clones, que crecen en un cultivo, se derivan de una sola célula y pueden proliferar indefinidamente bajo condiciones estrictas de laboratorio), clonación de ADN o realización de ensayos (pruebas de laboratorio que buscan, cuantifican o miden alguna actividad de proteínas, virus y ADN). Los empleos en investigación básica ofrecen también oportunidades para convertirse en experto en el funcionamiento de equipo especializado de laboratorio, como citómetros de flujo que emplean rayos láser para evaluar células.
https://ftp.historyofvaccines.org/index.php/es/contenido/articulos/carreras-profesionales-en-la-investigaci%C3%B3n-de-vacunas
Más sobre este tema
Nivel de Bioseguridad 4 (BSL-4)
También conocido como nivel de contención máxima.
Las prácticas, equipos de seguridad, y el diseño y la construcción de instalaciones del Nivel de Bioseguridad 4 son aplicables al trabajo con agentes peligrosos o tóxicos que representan un alto riesgo individual de enfermedades que ponen en peligro la vida, que pueden transmitirse a través de aerosoles y para las cuales no existen vacunas o terapias disponibles.
Los agentes con una relación antigénica cercana o idéntica a los agentes de los Niveles de Bioseguridad 4 deben manejarse conforme a las recomendaciones de este nivel. Cuando se han obtenido datos suficientes, el trabajo con estos agentes puede continuarse a este nivel o a un nivel inferior.
El aislamiento completo del personal de laboratorio de los materiales infecciosos en aerosol se logra principalmente trabajando en un CSB Clase III o en un traje de cuerpo entero, con provisión de aire y presión positiva.
Por lo general, la instalación del Nivel de Bioseguridad 4 es un edificio separado o una zona totalmente aislada con sistemas de gestión de desechos y requisitos de ventilación especializados y complejos para prevenir la liberación de agentes viables al medio ambiente.
https://www.visavet.es/es/bioslab/niveles-de-bioseguridad.phphttps://notistecnicas.blogspot.com/2009/02/virus-eddie-holmes.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2021/02/que-es-la-secuenciacion-genetica-una.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2015/12/este-virus-podria-curarte.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2016/07/china-ejecutara-el-primer-ensayo-de.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2019/05/los-virus-nuestros-futuros-aliados.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2020/07/la-bioinformatica-se-une-la-lucha.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2020/12/de-hungria-un-futuro-nobel-retrato-de.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2020/12/los-virus-tambien-pueden-ser-los-buenos.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2021/02/la-oms-y-china-concluyen-que-el.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2020/03/un-estudio-en-2007-advirtio-de-que-los.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2020/07/el-papel-de-la-bioinformatica-en-el.html
https://notistecnicas.blogspot.com/2021/03/la-necesidad-de-crear-una-agencia-one.html
No hay comentarios:
Publicar un comentario