Estrategias de Modulación Génica y Desarrollo de Vacunas: Avances en Biotecnología

Modulación de la Expresión Génica y Transferencia de Material Genético

Uso de Oligonucleótidos como Moduladores de la Expresión Génica

Los oligonucleótidos son pequeñas moléculas de ADN o ARN complementarias de un gen o de su ARNm que impiden la aparición de una proteína correspondiente. Su acción puede llevarse a cabo mediante dos estrategias principales:

• Estrategia Antigénica: El oligonucleótido diseñado se une a un gen y bloquea la transcripción.
• Estrategia Desestabilizadora del ARNm: El oligonucleótido diseñado se une al ARNm e impide que se produzca la proteína correspondiente.

Tipos de Estrategia Antigénica

• Oligonucleótidos Formadores de Triple Hélice: El oligonucleótido es capaz de reconocer secuencias específicas de doble hélice e hibridar con ellas.
• Señuelos de ADN: Pequeños ADN de doble hebra con una secuencia específica que reconoce factores de transcripción y los secuestra, impidiendo su unión al ADN genómico.

Estrategia Desestabilizadora del ARNm

Esta estrategia incluye diversas aproximaciones para interferir con la estabilidad o traducción del ARNm:

• Antisentido Producido por Vector de Expresión: Una secuencia que se pega al ARNm mensajero y bloquea la maduración del ARN transcrito a ARNm, impidiendo que se traduzca a proteína.
• Ribozimas y Desoxirribozimas: Moléculas de ARN o ADN de una hebra que reconocen y se unen al ARNm, catalizando su destrucción. Poseen un dominio de unión que interacciona con el sustrato y un dominio catalítico que rompe el ARN en un sitio específico.
• Señuelos de ARN: Secuestran componentes de la maquinaria de traducción, impidiendo la síntesis proteica.
• ARN de Interferencia (ARNi): ARN de doble hebra que bloquea la expresión del gen al destruir su ARNm por estimulación de maquinaria específica de procesamiento.

Vehículos para la Transferencia Génica

Los vehículos para la transferencia génica son los encargados de asegurar la estabilidad del material genético transportado y de vencer las barreras biológicas hasta alcanzar su destino final: el núcleo de la célula diana.

Barreras que Superan los Vehículos de Transferencia Génica

Para lograr una transferencia génica exitosa, estos vehículos deben superar varias barreras:

1. Estabilidad en el medio extracelular.
2. Reconocimiento de la célula diana.
3. Unión a la membrana celular.
4. Internalización en la célula.
5. Escape de los sistemas de degradación celular (ej. endosomas, lisosomas).
6. Entrada al núcleo, donde el vehículo se desmantela y permite que el material genético transportado acceda a la maquinaria de transcripción del huésped.

Vacunas y Estrategias de Inmunización

Concepto de Vacunas

Una vacuna es un microorganismo, parte de él o un producto derivado, que produce una respuesta inmune similar a la de la infección natural, pero sin peligro para el individuo vacunado.

Tipos de Vacunas

Vacunas Tradicionales

• Vacunas Enteras Inactivadas: Se utiliza el agente infeccioso intacto, pero que no causa enfermedad porque ha sido tratado químicamente. Un inconveniente es que la estructura puede estar tan alterada que el anticuerpo generado no reconoce al patógeno natural.
• Vacunas Enteras Atenuadas: Se emplea un agente infeccioso debilitado que puede producir una infección leve, pero mantiene su capacidad inmunogenética. El agente se atenúa por multiplicación en condiciones específicas que dan lugar a variantes con síntomas más leves.
• Vacunas de Subunidades o Antígeno Purificado: Son preparaciones más o menos puras de algún componente del agente infeccioso. Se extrae, separa y purifica el componente que induce una respuesta inmune protectora.

Vacunas Antidiotípicas

El anticuerpo se une al epítopo, y esa zona de unión es el idiotipo. Por ello, se pueden crear anticuerpos contra el idiotipo, dando lugar a un anticuerpo que mimetiza el epítopo y puede usarse como vacuna.

Vacunas de Péptidos Sintéticos

Basadas en la síntesis química de péptidos que reproducen epítopos del antígeno del agente infeccioso. Los péptidos se inoculan con sustancias que potencian su respuesta inmune (adyuvantes).

Vacunas Recombinantes Vivas

Se insertan genes de un agente infeccioso en el genoma de un microorganismo (virus o bacteria) que actúa como vector. Los genes, al expresarse, producirán proteínas que provocarán una reacción del sistema inmune.

• Ejemplo: *Vaccinia* (Poxvirus): Su ADN se replica en el citoplasma de la célula infectada. Los genes exógenos se introducen por recombinación homóloga.
  • Una forma es clonar el gen exógeno en un gen no esencial del virus y transfectar una línea celular que contenga el virus silvestre. Se produce la recombinación y, por hibridación, se comprueba que el gen esté en la célula.
  • Otra forma es que el virus tenga un gen responsable de formar placas cuando está creciendo. Este gen se reemplaza por un marcador y se introduce el gen exógeno por recombinación homóloga junto al gen que forma placas, dando lugar a placas con el gen exógeno si hay recombinación exitosa.

Vacunas de Subunidades Recombinantes

Similar a las vacunas de subunidades tradicionales, pero el antígeno se produce mediante ingeniería genética en un sistema heterólogo (ej. vacuna del herpes).

Vacunas Atenuadas por Ingeniería Genética

Modificación genética del patógeno para atenuar su virulencia, manteniendo su inmunogenicidad.

Vacunas de Ácidos Nucleicos (ADN o ARN)

Se inocula directamente un fragmento de ARN o ADN, o un plásmido que codifica el antígeno de interés bajo el control de un promotor en células eucariotas. Cuando el plásmido es captado por las células, se expresa y producirá antígenos, generando una respuesta inmune.