Introducción
Hace mucho
tiempo se sabe que existe un gran número de proteínas (cadenas de moléculas hechas de aminoácidos) que son capaces de unirse directamente con regiones específicas del DNA
(cadenas de moléculas hechas de nucleótidos), ya sea para estimular el inicio de un proceso de lectura de un gen (transcripción) o bloquearlo. De esta manera, debe ser fácilmente imaginable que moléculas
hechas de nucleótidos también puedan ser capaces de conectarse directamente a
las proteínas.
En los años
noventa, con este concepto en mente, los científicos pasaron a identificar un
gran número de moléculas hechas de secuencias de nucleótidos de DNA o de RNA, a
los cuales dieron el nombre de aptámeros (1,2). No sé si usted
ya ha leído el último artículo de este blog. En él, intenté comparar la manera
como los investigadores intentan encontrar nuevas drogas con técnicas que se
pueden comparar con un tipo de pesca o de filtrado. Para los aptámeros podemos
usar el mismo concepto, una vez que tecnología actual usada para
identificarlos, conocida por la sigla SELEX, también usa un método de filtrado para seleccionar las mejores moléculas
candidatas.
De la misma
forma que aquellas proteínas capaces de unirse directa y específicamente a
algunas secuencias-objetivo (o diana) de nucleótidos del DNA en el núcleo de la
célula, los aptámeros también son bastante específicos con relación a sus
objetivos. Podemos seleccionar cualquier parte del objetivo como anzuelo para
los aptámeros. En el caso de una enzima receptora, tal como nuestro ya viejo
conocido receptor del factor de crecimiento de los fibroblastos tipo 3 (FGFR3),
este anzuelo puede ser la parte externa de la enzima, o de un segmento
transmembrana o los bolsillos de ATP (figura) de los cuales ya hablamos en
artículos anteriores.
Esta propiedad
en particular, de contar con un único y específico objetivo, hace de los
aptámeros una estrategia potencial para el tratamiento de enfermedades o
condiciones donde hay una proteína que no está funcionando correctamente.
¿Consiguen imaginar eso? Vamos a dar el ejemplo de un aptámero que ya está
siendo usado en un tratamiento clínico.
Un aptámero en
acción
La degeneración
macular es una condición que afecta a los
ojos de las personas de mayor edad y puede conducir a la ceguera. Uno de los
mecanismos que conduce a ese disturbio es un exceso de proliferación vascular
(creación de un número excesivo de nuevos vasos sanguíneos en la retina). La
producción de nuevos vasos está gestionada por la activación de un receptor en
la membrana celular de las células presentes en la retina denominado receptor
del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), y, lógicamente, la
molécula que se une a él es un VEGF (también llamado ligante).
Existen varias
terapias disponibles para el tratamiento de esta condición, con eficacia
variable, pero entre ellas hay una que es singular: el pegaptanib, el primer
aptámero a llegar a la farmacia. Vendido como Macugen ™, el pegaptanib es un
aptámero específico para el VEGF. Su modo de acción es simple: al unirse, al
ligarse al VEGF, él bloquea la capacidad de este ligante de conectarse al
receptor (figura). Como el receptor no puede ser activado, la producción de
nuevos vasos sanguíneos no es estimulada y la condición no evoluye en el mismo
ritmo en que lo haría si fuese dejada sin tratamiento.
Desde el
descubrimiento de los aptámeros, muchos han sido desarrollados para varios
fines terapéuticos y ahora están siendo explorados en estudios clínicos, en su
mayor parte contra el cáncer. El cáncer es verdaderamente un gran desafío y ha
sido realizado un esfuerzo enorme con el propósito de encontrar nuevas terapias
para derrotarlo. La investigación incluye objetivos tales como el receptor
del factor de crecimiento epitelial (EGFR), otra enzima localizada
atravesada en la membrana celular de la misma manera que el FGFR3. El funcionamiento
excesivo del EGFR es frecuentemente encontrado en el cáncer de mama (y en otros
tipos de cáncer también) y, actualmente, algunas de las terapias más eficaces para
el cáncer de mama están dirigidas contra el EGFR.
Controlando la
cantidad de señales a partir de la antena
Antes de que
continuemos con nuestro vuelo sobre los aptámeros, será bueno entender como la
célula administra los muchos, muchísimos receptores activos localizados en la
membrana celular. Esto será importante para pensar sobre lo que podemos esperar
con relación a una de las posibles maneras de cómo un aptámero que apunta hacia
el FGFR3 podría funcionar.
Como dije
antes, existen centenares de diferentes receptores instalados a través de la
membrana celular, todos ellos funcionando como antenas químicas para ayudar a
la célula a reaccionar a lo que está sucediendo en su medio. De la defensa
inmune a la apoptosis, un número increíble de interacciones celulares guiadas por esas antenas
ya fueron descritas.
Sin embargo,
estas antenas no son permanentes. Como en cualquier proceso biológico para
mantener la vida en equilibrio, existe un cierto número de sistemas de control
que regulan el tiempo de acción de esos receptores. Cuando una enzima
receptora, vamos a decir el FGFR3, es activada por un ligante (un FGF), forma
un complejo molecular que comienza a transmitir señales a sus cascadas químicas
específicas (revisada aquí)
y, a continuación, es atraída hacia el interior de la célula. Entonces, este
complejo es identificado por proteínas tales como la ubiquitina, la cual irá a
marcarlo y a conducirlo a los sistemas de degradación, donde las proteínas son
deshechas. Al usar estos sistemas de control, la célula es capaz de regular el
tiempo que un receptor puede conducir señales desde el exterior hacia el núcleo
de la célula. ¿Consigues darte cuenta hacia donde nos estamos dirigiendo?
Aptámeros
concebidos para ligarse (unirse) con el EGFR2 (HERB2) hacen con que su
degradación sea acelerada y reducen el crecimiento del cáncer.
En un estudio
reciente, investigadores identificaron un par de aptámeros específicos para el EGFR2. El EGFR2 es una de las cuatro enzimas
receptoras de la familia EGFR y es un importante factor para algunas formas de
cáncer de mama y otros cánceres. El bloqueo o la desactivación del EGFR2 causan
reducción del crecimiento del tumor y reducen la tasa de recidiva en casos debidamente
tratados. En este estudio, Mahlknecht G et al. (3)
realizaron varios tests con aptámeros identificados por ellos, y descubrieron
que ellos actuaban forzando la degradación del receptor sin que este hubiese
sido activado. Esto, a su vez, dio como resultado la inhibición del crecimiento
del tumor en los modelos usados en los tests. Los aptámeros testeados no
mostraron mayores problemas en términos de toxicidad, cosa que también es una
información importante.
En resumen,
este estudio puso en evidencia que un aptámero con un objetivo localizado en el
exterior de la célula es capaz de bloquear su función y además causa el efecto
previsto (aquí, la inhibición del crecimiento del tumor). La misma estrategia
puede ser aplicada para el FGFR.
La estrategia
de usar aptámeros para la acondroplasia puede tener sus ventajas:
- Los aptámeros son pequeñas moléculas probablemente capaces de transitar libremente en la placa de crecimiento y alcanzar, llegar hasta el condrocito;
- Los aptámeros son muy específicos, haciendo bajo el riesgo de causar efectos fuera – del – objetivo (cuando un medicamento provoca efectos debido a la interacción con un objetivo no – pretendido);
- Los aptámeros suelen tener un perfil de bajo riesgo en toxicidad.
Concluyendo
Al finalizar el
año de 2012, en una charla con un especialista en el desarrollo de medicamentos
y de inversiones de capitales de riesgo, mencione los aptámeros como una
estrategia que podría ser explorada como una potencial terapia para la
acondroplasia, pero este especialista se mostro escéptico con relación a ellos.
Mi opinión es que no sabemos. Desde que aprendí sobre los aptámeros he
realizado búsquedas aleatorias en bancos de datos médicos, como ser el Pubmed y
nunca encontré un estudio testeando aptámeros contra el FGFR3. Aquí, el desafío
es nuevamente encontrar un investigador con mente abierta y con recursos
adecuados, para explorar la posibilidad de que los aptámeros sean utilizados en
el tratamiento de la acondroplasia.
Referencias
1. Tuerk C, Gold L. Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to
bacteriophage T4 DNA polymerase. Science 1990; 249 (4968): 505-10.
2. Ellington AD, Szostak JW. In vitro selection of RNA molecules that bind
specific ligands. Nature 1990; 346 (6287):818–22.
3. Mahlknecht G et al. Aptamer to ErbB-2/HER2 enhances degradation of
the target and inhibits tumorigenic growth. PNAS 2013; 110 (20): 8170-75.
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