Cient¨ªficos espa?oles consiguen hacer un virus artificial buscado desde hace 20 a?os El agente pat¨®geno permitir¨¢ dise?ar vacunas de nueva generaci¨®n y terapias g¨¦nicas

Un equipo de bi¨®logos espa?oles del Centro Nacional de Biotecnolog¨ªa (CNB), liderados por Luis Enjuanes, ha logrado un hito que los especialistas de todo el mundo persegu¨ªan sin ¨¦xito desde hace 20 a?os: fabricar una versi¨®n artificial del virus ARN m¨¢s grande que existe. El pat¨®geno elegido como base es el virus de la gastroenteritis porcina y es el doble de grande que el mayor conseguido hasta ahora. Los expertos se?alan su utilidad para el dise?o de vacunas de nueva generaci¨®n y para terapias g¨¦nicas. Basta con cambiar uno de los ocho genes de este virus para que pueda infectar a humanos.

Los virus hechos de material gen¨¦tico ARN, como el del sida, son recalcitrantes a la hora de hacer con ellos ingenier¨ªa gen¨¦tica, cortar y pegar genes con precisi¨®n, cambiarlos, quitar trozos de material gen¨¦tico o a?adirlos, ya que todas estas tecnolog¨ªas est¨¢n desarrolladas para el ADN. As¨ª que no es de extra?ar que entre los bi¨®logos no llame la atenci¨®n la construcci¨®n de un virus ADN, pero que cause sensaci¨®n lograrlo con el m¨¢s grande de los conocidos de ARN. Por ello el trabajo de Enjuanes y sus colaboradores merece su publicaci¨®n a bombo y platillo hoy en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias (EEUU)."El profundo conocimiento del virus de la gastroenteritis porcina transmisible, con el que llevo trabajando 18 a?os, y varias estrategias clave de laboratorio han sido determinantes del ¨¦xito", dice Enjuanes. Su equipo ha tardado seis a?os en lograr el virus sint¨¦tico que ahora, ya patentado, reside en un congelador del laboratorio, listo para investigar sobre ¨¦l.

Se puede pensar que la naturaleza crea suficientes virus como para que los bi¨®logos creen otros nuevos. Pero la construcci¨®n de virus artificiales tiene enormes ventajas en biomedicina. Por un lado, un virus sint¨¦tico como ¨¦ste permite hacer manipulaciones gen¨¦ticas precisas que lo conviertan en una versi¨®n de dise?o, atenuada, para vacunas. Por otro, los virus son el veh¨ªculo ideal de transporte para llevar genes a las c¨¦lulas en las terapias g¨¦nicas, y cuanto mayor sea un virus, m¨¢s carga puede llevar, lo que supone un avance importante en estas modernas estrategicas m¨¦dicas.

M¨¢s virulento

"Hemos hecho un virus totalmente sint¨¦tico mezclando dos virus que existen en la naturaleza: al virus que infecta el tracto respiratorio de cerdos le hemos cambiado un gen y logramos que sea mucho m¨¢s virulento, infectando adem¨¢s el tracto gastrointestinal", explica Enjuanes. Y tambien cambiando ese gen, responsable de producir en la cubierta del virus la prote¨ªna que reconoce la c¨¦lula a infectar y que le abre su puerta, los cient¨ªficos pueden hacer que el mismo virus artificial entre en c¨¦lulas de personas, gatos y perros.

El virus en cuesti¨®n, con ocho genes, tiene 28.500 nucle¨®tidos (letras qu¨ªmicas en que est¨¢ escrito el c¨®digo gen¨¦tico) mientras que hasta ahora s¨®lo se hab¨ªa logrado hacer una versi¨®n artificial de virus ARN de unos 14.000 nucle¨®tidos. El del sida ronda los 11.000.

Ahora los cient¨ªficos pueden cambiar letra a letra todo el c¨®digo gen¨¦tico del nuevo virus, adem¨¢s de descifrar en detalle los mensajes contenidos en ¨¦l. Y esto abre enormes puertas para controlar procesos biol¨®gicos de inter¨¦s.

Las vacunas son versiones atenuadas de pat¨®genos, de manera que disparan las defensas del sistema inmunol¨®gico del organismo sin producir la enfermedad aguda. Tradicionalmente las versiones atenuadas se buscaban en la naturaleza. Desde hace a?os, con la ingenier¨ªa gen¨¦tica se aten¨²an a voluntad pat¨®genos, como el virus de la hepatitisB. Adem¨¢s, y de ah¨ª lo interesante de tener un virus artificial grande, se le pueden introducir otros genes que provocan los efectos de vacuna. Y es importante que el virus sea grande porque, en principio, un genoma no aguanta m¨¢s que un 5% de su tama?o de material extra?o, es decir que cuanto m¨¢s grande sea el veh¨ªculo de transporte, mayor ser¨¢ la carga gen¨¦tica que los cient¨ªficos pueden meter en ¨¦l.

En terapia g¨¦nica se introducen genes nuevos en c¨¦lulas defectuosas por el simple recurso de cargar los genes deseados en un virus que infecta a las c¨¦lulas elegidas colocando en ellas esos genes para que produzca lo que, al ser defectuosa, es incapaz de hacer.

Pero las sutilezas de la ingenier¨ªa gen¨¦tica llegan m¨¢s lejos a¨²n. "Modificando un solo gen, logramos que el virus artificial infecte las mucosas del sistema respiratorio, adem¨¢s de las del tracto intestinal", explica Enjuanes. Y las mucosas respiratorias, se?ala, son un blanco interesante para muchas enfermedades, por ejemplo la fibrosis qu¨ªstica.

Sanidad humana y animal

"Adem¨¢s, podemos hacer virus que infecten r¨¢pidamente y que en pocas horas puedan interferir con otros virus que pretendan entrar en el organismo, creando una protecci¨®n distinta de la inmunol¨®gica, dado que ¨¦sta requiere al menos dos semanas antes de ser efectiva", comenta Enjuanes. Este enfoque es interesante tanto en sanidad animal (una granja con una amenaza inminente procedente de otra cercana), como humana (un viaje a un lugar que exige una vacuna que no da tiempo a administrar). "Tambi¨¦n podemos hacer virus vacunales que infecten a las c¨¦lulas pero que no las maten, sino que se queden en ellas provocando una respuesta inmunol¨®gica muy fuerte", contin¨²a el cient¨ªfico.

Hacer una versi¨®n artificial de un virus ARN que funcione, es decir, que infecte, es dif¨ªcil. Se parte del virus original, se copia su material gen¨¦tico a ADN y sobre esta versi¨®n, denominada cADN, se hacen las manipulaciones precisas antes de volver a copiarlo a RNA. A partir de ah¨ª, el nuevo cADN se introduce en bacterias, en las que se reproduce masivamente; de ellas se saca y se introduce en c¨¦lulas de mam¨ªfero para producir el virus ARN completo sint¨¦tico.

El virus de la gastroenteritis porcina y su versi¨®n artificial exigen nivel de seguridad biol¨®gica 2 (de los cuatro oficiales) para trabajar en cultivos celulares, y pasa a nivel 3 si se hacen ensayos en tejidos. El grupo del CNB ha hecho los experimentos en cultivos y prepara ensayos en tejidos e in vivo.

Trucos de laboratorio para conseguir el ¨¦xito

Para entender lo que es un virus ARN es esencial recordar que el m¨¢s popular material gen¨¦tico, el ADN, que forma los genes con las instrucciones para fabricar las prote¨ªnas, reside en el n¨²cleo de la c¨¦lula y no sale nunca del mismo. Lo que hace el ADN es transcribir sus instrucciones gen¨¦ticas en un emisario, una mol¨¦cula de ARN (una copia del ADN) que es el que sale del n¨²cleo y, con la informaci¨®n contenida en los genes, dirige la fabricaci¨®n de las prote¨ªnas. Pues bien, los virus son de dos tipos: de ADN, como el de la viruela o el del papiloma, y de ARN, como el de la polio, el del sida o el de la gastroenteritis porcina transmisible.

Tanto el ADN como el ARN son ¨¢cidos nucleicos que est¨¢n hechos por cuatro bases, llamadas nucle¨®tidos, que son las letras en que est¨¢n escritas las instrucciones gen¨¦ticas. Pero mientras las cuatro letras del ADN son timina (T), adenina (A), citosina (C) y guanina (G), el ARN tiene una cambiada: uracilo en lugar de timina.

?Por qu¨¦ hacer una copia de un virus ARN en ADN como han hecho los investigadores del CNB? Pues porque las t¨¦cnicas de ingenier¨ªa gen¨¦tica no son eficaces en el ARN. Soluci¨®n: si quieres manipular un virus ARN, lo copias a ADN, haces todas las manipulaciones gen¨¦ticas deseadas y luego copias el resultado otra vez a ARN. Pero el proceso es muy complicado y en uno u otro paso hab¨ªan fallado, hasta ahora, todos los intentos con virus de este tipo realmente grandes.

Puesta en pr¨¢ctica

Donde muchos laboratorios han fracasado, Luis Enjuanes y su equipo han tenido ¨¦xito. Dos estrategias, dos trucos de laboratorio son, a su juicio, la clave, y en su puesta en pr¨¢ctica ha sido esencial el trabajo de los miembros del equipo Fernando Almaz¨¢n, Jos¨¦ Manuel Gonz¨¢lez, Zoltan P¨¦nzes y Ander Izeta.

La primera clave del ¨¦xito es la experiencia y el conocimiento profundo adquiridos a lo largo de los a?os de trabajo con el virus de la gastroenteritis porcina transmisible. "Gracias a esto, logramos unos minigenomas del virus [versiones de tama?o reducido], que han sido muy ¨²tiles, pues se utilizaron como los cimientos sobre los que se construy¨® el resto del genoma viral", explica Enjuanes.

El segundo truco vence la toxicidad de algunos trozos de la copia de ADN del virus que matan a la bacteria anfitriona en que se multiplica. Para solventar este problema, los cient¨ªficos del CNB recurrieron a cromosomas artificiales de bacterias, que tienen la ventaja de fabricar s¨®lo una o dos copias del material gen¨¦tico en lugar de miles, de modo que la c¨¦lula, al fabricar tan poca cantidad de fragmentos t¨®xicos, sobrevive.