Perspectivas en Terapéuticos con microRNA

Décadas de investigación y desarrollo han producido ricos y profundos ca-nales de programas preclínicos y clínicos basados en terapéuticas con oli-gonucleótidos. En particular, la terapéutica anti-miR representa una oportu-nidad excitante en el campo del descubrimiento de fármacos microRNA. Los autores proveen una mayor comprensión de la biología del microRNA, y la simplicidad de la entrega del fármaco oligonucleótido anti-miR, el cual puede restaurar el balance y función de las vías desreguladas de la expresión genética.

Por Kevin Steffy

TERAPÉUTICOS CON MICRORNA

Kevin Steffy, Charles Allerson y Balkrishen Bhat

Décadas de investigación y desarrollo han producido ricos y profundos ca-nales de programas preclínicos y clínicos basados en terapéuticas con oli-gonucleótidos. En particular, la terapéutica anti-miR representa una oportu-nidad excitante en el campo del descubrimiento de fármacos microRNA. Los autores proveen una mayor comprensión de la biología del microRNA, y la simplicidad de la entrega del fármaco oligonucleótido anti-miR, el cual puede restaurar el balance y función de las vías desreguladas de la expresión gené-tica.

Los terapéuticos basados en RNA tienen un potencial significativo como opciones de tra-tamiento prometedor para la enfermedad en el humano. En los pasados 20 años, los avances en el campo del RNA han identificado varias nuevas terapias basadas en el RNA que actualmente están bajo investigación clínica, incluyendo oligonucleótidos antisentido, pequeño RNA de interferencia (siRNA) y el microRNA. Apuntando al RNA y modulando la biología humana a nivel molecular, estas nuevas tecnologías han permitido que los es-fuerzos para el descubrimiento de fármacos se concentren en un amplio rango de objetivos de enfermedad una vez que se han considerado que son “no tratables con fármacos”.

Las compañías biotecnológicas líderes en RNA han expandido el espacio objetivo y han generado múltiples candidatos clínicos caracterizados por la mejorada especificidad para el objetivo, seguridad mejorada del fármaco y eficacia demostrada en los pacientes. Estas compañías se han enfocado tradicionalmente en genes blancos específicos relevantes para la indicación de la enfermedad a través del control de la síntesis de proteínas a nivel del RNA. Más recientemente, los investigadores del descubrimiento de fármacos están intentando regular redes completas de genes a través de la modulación de un solo microRNA. Los microRNAs dirigidos con inhibidores oligonucleótidos, llamados anti-miRs, o imitadores de miR (oligonucleótidos de doble banda que sustituyen la función del mi-croRNA), proveen una novedosa clase de terapéuticos y un esquema único para tratar enfermedades modulando las vías biológicas completas (ver Figura 1).

Dirigiendo genes específicos utilizando oligonucleótidos antisentido y siRNA
Los oligonucleótidos antisentido y el siRNA tienen gran potencial para convertirse en el flujo principal de las entidades terapéuticas. Esto se debe, en parte, a su alta especificidad y amplio espacio de objetivo terapéutico en el genoma. El esquema antisentido se dirige a un gen específico e interrumpe la fase de traducción del proceso de producción de la proteína evitando que el mRNA alcance el ribosoma (1). Los fármacos antisentido son cadenas cortas (15-23mer) de nucleótidos químicamente modificados que hibridizan a un área complementaria específica del mRNA. En la hibridación, el mRNA es reconocido como un híbrido de RNA-DNA y degradado a través de un mecanismo de rompimiento con RNasa H y no traducido por el ribosoma en una proteína funcional (ver Figura 2). Inhibiendo la producción de la proteína involucrada en la enfermedad, los fármacos antisentido pueden crear beneficio farmacológico para los pacientes.

Figura 1: Oportunidad de terapéuticos de RNA. los microRNAs representan una nueva serie de blancos de fármacos capaces de regular una red completa de genes relacionados

Figura 2: Los microRNAs son reguladores clave del genoma. La hibridación de los mi-croRNAs (rojo) a su secuencia blanco original en los mRNAs regula y dirige la expresión de una red completa de genes. AGO es proteína Argonauta, DGCR8 es región crítica DiGeorge 8, miRNA es microRNA, RISC es complejo silenciador inducido por RNA.

El RNA de interferencia (RNAi) es un proceso eucariótico dependiente de una secuencia elevadamente conservada para la regulación de la expresión genética. Los pequeños tramos de RNA de doble banda que van desde 19 a 25 pares de bases, y conocido como siRNA, utiliza la vía del complejo silenciador inducido por RNA (RISC) para apuntar a un gen específico y unirse a su mRNA homólogo. Esto da como resultado el rompimiento del mRNA específico del sitio y la degradación de la proteína (ver Tabla I) (2). La presencia de los componentes celulares RNAi, combinado con el silenciador, la especificidad y la eficacia lo hace un mecanismo atractivo para dirigir a la expresión desregulada del gen en la enfermedad humana.

Reconocimiento de las vías genéticas utilizando terapéuticos de mRNA
Se han identificado más de 750 microRNAs a la fecha, que regulan un estimado de un tercio de todos los genes humanos (3). Utilizando sofisticados análisis de bioinformática y metodologías de detección mejoradas, los científicos demostraron que un solo microRNA puede ser capaz de regular cientos de RNAs mensajeros que funcionan en la misma vía o en vías relacionadas. Como los microRNAs tienen funciones en múltiples vías biológicas, un cambio en la expresión o función de microRNAs podría dar lugar a enfermedades tales como el cáncer, la fibrosis, los trastornos metabólicos y los trastornos inflamatorios. La demostración de que diversos microRNAs están regulados al alza en el fenotipo de una enfermedad particular provee la justificación para utilizar tecnología anti-miR para restaurar el equilibrio de la regulación genética normal dentro de la célula (ver Tabla I) (4).

Introducción a los microRNAs
Los microRNAs son pequeños RNAs que no codifican y que tienen aproximadamente 20-25 nucleótidos de longitud. Éstos regulan la expresión de múltiples genes blanco a través de hibridación específica de la secuencia para la región 3’ no traducida (UTR) de los RNAs mensajeros y bloquea ya sea la traducción o la degradación directa de sus RNAs mensajeros objetivo (5). Los genes del microRNA se expresan en el núcleo de la célula como un precursor llamado microRNA primario, el cual, con el procesado posterior con una enzima llamada Drosha, lleva al pre-microRNA (ver Figura 2. Una vez que es exportado al citoplasma, el pre-microRNA es dividido por la enzima Dicer en un RNA de doble banda y 20-25 nucleótidos de largo que es después cargado en el RISC. Este proceso es seguido por el desenrolladlo de las dos bandas de RNA, la degradación de la banda pasajera y la retención del microRNA maduro. A través del RISC, el microRNA guía y se dirige a los RNAs mensajeros a través del apareado directo de las bases. La región 5’ del microRNA, también conocida como la región “semilla” (nucleótidos 1 al 8 ó 2 al 9), es la secuencia más crítica para dirigirse al blanco y para la función (6). Los sitios objetivo del microRNA, localizados en el 3’ UTR de los RNAs mensajeros, con frecuencia están apareados de manera imperfecta para la secuencia del microRNA.