Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de California en Irvine ha desarrollado una nueva enzima eficiente que puede crear un material genético sintético llamado ácido nucleico THROSE. La capacidad de sintetizar cadenas sintéticas de TNA, que son inherentemente más estables que el ADN, avanza en el descubrimiento de opciones terapéuticas específicas potencialmente más potentes para el tratamiento del cáncer y las enfermedades autoinmunes, metabólicas e infecciosas.
Un artículo de investigación publicado recientemente La naturaleza es el catalizador describe cómo el equipo desarrolló una enzima llamada 10-92 que logra una síntesis rápida y fiel de TNA, superando desafíos clave en técnicas de diseño de enzimas anteriores. Más cercana a las capacidades naturales de síntesis de ADN, la 10-92 TNA polimerasa facilita el desarrollo de futuros fármacos TNA.
Las ADN polimerasas son enzimas que copian el ADN de manera precisa y eficiente para replicar el genoma de un organismo. Desempeñan papeles importantes en la biotecnología y la atención médica, como se vio en la lucha contra el COVID-19, donde fueron fundamentales para la detección de patógenos y el eventual tratamiento mediante vacunas de ARNm.
“Este logro representa un hito importante en la evolución de la biología sintética y abre posibilidades interesantes para nuevas aplicaciones terapéuticas al reducir significativamente la brecha de rendimiento entre los sistemas enzimáticos naturales y sintéticos”, dijo el autor correspondiente John Chaput, profesor de ciencias farmacéuticas de UC Irvine. “A diferencia del ADN, la bioestabilidad del TNA permite su uso en una gama mucho más amplia de tratamientos, y la nueva polimerasa 10-92 TNA nos permitirá alcanzar ese objetivo”.
El equipo creó la polimerasa 10-92 tNA utilizando una técnica llamada recombinación homóloga, que reorganiza fragmentos de polimerasa de especies relacionadas de arqueobacterias. A través de ciclos repetidos de evolución, los investigadores identificaron variantes de polimerasa con actividad creciente, convirtiéndose eventualmente en una variante dentro del rango de enzimas naturales.
“Los medicamentos del futuro pueden ser muy diferentes de los que usamos hoy”, afirmó Chaput. “La resistencia del TNA a la degradación enzimática y química lo posiciona como un candidato ideal para desarrollar nuevos tratamientos como los aptámeros terapéuticos, una clase prometedora de fármacos que se unen a moléculas diana con alta especificidad. La ingeniería de enzimas que facilitan el descubrimiento de nuevos enfoques puede abordar limitaciones, como una mejor penetración en los tejidos y efectos potencialmente más positivos en la salud humana”.
Otros miembros del equipo de UC Irvine fueron la estudiante de posgrado Victoria A. Maula, Eric J. Ike y Mohammad Hajjar; El científico del proyecto Nicholas Chim; Y la graduada Joy J. Lee, Calvin K. Nguyen, Jenny V. Medina, Riley N. Quijano, Manuel J. Holguín y Catherine L. Ho – todos del Departamento de Ciencias Farmacéuticas
Este trabajo fue apoyado por una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias bajo el premio MCB1946312. John Chaput, Victoria Maola y Eric Eck y la Universidad de California en Irvine presentaron una solicitud de patente (PCT/US24/1159) sobre la estructura y actividad de la 10-92 TNA polimerasa. Los demás autores no declaran tener intereses en competencia.