siRNA Modificado Silencia Proteínas Mutantes en Enfermedades por Poliglutamina Sin Dañar las Células Sanas

Las enfermedades por poliglutamina (polyQ) son una familia de nueve trastornos neurodegenerativos hereditarios —entre ellos la enfermedad de Huntington, la SBMA y múltiples ataxias espinocerebelosas— causados por expansiones patológicas de repeticiones CAG en distintos genes de enfermedad. Las proteínas tóxicas resultantes se acumulan en las neuronas y producen un deterioro motor y cognitivo progresivo. Las terapias con ácidos nucleicos existentes que silencian de forma amplia los genes causantes corren el riesgo de agotar la proteína de tipo salvaje, que desempeña funciones celulares esenciales; esta limitación ha contribuido al fracaso de varios ensayos clínicos.

Para abordar este problema, investigadores de la Universidad de Nagoya e instituciones colaboradoras diseñaron siRNAs que incorporan modificaciones de ácido nucleico de serinol acíclico (SNA), sustituyendo el esqueleto de ribosa fosfato-azúcar por un andamiaje de 2-aminopropano-1,3-diol en posiciones estratégicas. Las inserciones de SNA se colocaron de forma central (posición 9 desde el extremo 5′ de la cadena antisentido) y en ambos extremos, con el fin de combinar selectividad alélica con resistencia a nucleasas. Un cribado sistemático mediante reporteros de luciferasa NanoLuc con repeticiones CAG del AR normal frente al expandido identificó S9-SNA como el candidato principal.

En fibroblastos humanos de pacientes con SBMA (AR Q52) y controles sanos (AR Q18), S9-SNA a concentraciones de 2,5–25 nM suprimió el AR mutante en un 70–80 %, mientras que redujo el AR de tipo salvaje en tan solo un ~20–50 %, lo que representa una ventana terapéutica relevante. Experimentos paralelos en fibroblastos de pacientes con SCA3 demostraron un silenciamiento del ~60–70 % de la ataxina-3 mutante frente a un ~20–30 % para la forma de tipo salvaje, sin inducir salto del exón 10 de ATXN3, un efecto no deseado conocido de algunos enfoques antisentido. De forma relevante, el siRNA no alteró los niveles de huntingtina ni de la proteína de unión a TATA, lo que indica una baja actividad fuera del objetivo.

In vivo, S9-SNA se administró por vía intracerebroventricular (ICV) a ratones neonatales y adultos modelo de SBMA. Las imágenes de fluorescencia confirmaron una distribución amplia en el sistema nervioso central sin acumulación detectable en el hígado, superando así las limitaciones de biodistribución de la administración con nanopartículas lipídicas. Una única inyección ICV redujo el AR mutante en la médula espinal en aproximadamente un 50 % al cabo de una semana; los efectos se mantuvieron durante al menos cuatro semanas. En los estudios de fenotipo de enfermedad, S9-SNA atenuó la degeneración neuromuscular, redujo la agregación intranuclear de proteínas polyQ, mejoró el rendimiento motor y prolongó la esperanza de vida en ratones AR97Q. Se observaron beneficios histopatológicos comparables en un modelo de ratón de SCA3, lo que demuestra su aplicabilidad en distintas enfermedades.

El trabajo destaca por combinar en una sola molécula tres propiedades deseables: selectividad alélica (con preservación de la proteína de tipo salvaje), amplia distribución en el sistema nervioso central mediante inyección ICV sin necesidad de vehículos de nanopartículas, y acción duradera a partir de una única dosis. Estas características abordan en conjunto los principales obstáculos que han impedido que las terapias previas con ácidos nucleicos para las enfermedades polyQ alcancen la aprobación clínica.