Aptámeros: ¿Qué son? ¿Para qué sirven?

A diferencia de los anticuerpos, que se producen de forma fisiológica en el propio organismo, los aptámeros se obtienen mediante un método in vitro, denominado SELEX (Systematic Evolution of Ligandsby Exponential Enrichment). Esto permite fijar las condiciones de la selección (temperatura, pH, concentración salina, etc) para adaptarlas a aquellas en las que el aptámero va a ser utilizado. Así, cuando buscamos un aptámero terapéutico, hacemos la selección en las condiciones fisiológicas de nuestro organismo; sin embargo, si queremos un aptámero que permita detectar bacterias que crecen en condiciones extremas, podemos fijar dichas condiciones.

Por otra parte, al tratarse de un método in vitro (en un tubo de ensayo) se pueden obtener aptámeros frente a prácticamente cualquier tipo de molécula, desde pequeñas moléculas como ATP o antibióticos, péptidos, proteínas o ácidos nucleicos y hasta complejas estructuras multiméricas (por ejemplo, virus) o células completas, incluidas moléculas que no produzcan respuesta inmune (y, por tanto, no generen anticuerpos) o que sean tóxicas para el organismo.

Pero, ¿en qué consiste el método SELEX? Como se muestra en la figura, el método SELEX consiste en sucesivas rondas de incubación de la diana con la población de oligonucleótidos y la posterior amplificación por PCR de los aptámeros seleccionados. En la primera ronda de selección se utiliza una librería de oligonucleótidos de alta heterogeneidad, que consiste en moléculas de secuencia aleatoria y con un número de nucleótidos constante, flanqueadas en sus extremos por secuencias conservadas. Las moléculas de la librería se pliegan tridimensionalmente dependiendo de su secuencia y de las condiciones del ensayo (pH, temperatura, fuerza iónica) por lo que se obtiene una población de moléculas con estructuras diferentes. En este caso, la variabilidad de la población es menor que la inicial ya que diferentes secuencias pueden plegarse de forma parecida o idéntica. Dependiendo de su estructura, algunos de los oligonucleótidos son capaces de reconocer la molécula diana uniéndose a ella. Las moléculas que no se unen son eliminadas y aquellas que lo hacen son recuperadas y amplificadas por PCR. La población obtenida, enriquecida en aptámeros que reconocen la molécula diana, es sometida a subsecuentes rondas de selección en las que pueden modificarse las condiciones con objeto de enriquecer la población en las moléculas(aptámeros) que poseen mayor afinidad y especificidad por la diana. Por último, se identifican los aptámeros individuales mediante secuenciación.

Además, los aptámeros presentan propiedades químicas y biológicas que les confieren otras interesantes ventajas, como su capacidad de regeneración, su estabilidad a temperatura ambiente, las posibilidades de modificación de su estructura, su obtención mediante síntesis química (lo que evita el uso de animales o células), su alta reproducibilidad o su capacidad para ser marcados.

Como ya comenté anteriormente, los aptámeros tienen potenciales aplicaciones diagnósticas y terapéuticas [3,4,5]. Entre las primeras cabe destacar la utilización de aptámeros para diagnóstico por imagen, acoplados a biosensores o en sistemas “clásicos” como ELONA, slot-blot o Western blot. Por otra parte, en el año 2004 se aprobó por parte de la FDA el primer fármaco basado en un aptámero frente al Factor de Crecimiento del Endotelio Vascular (VEGF165) extracelular para el tratamiento de la degeneración macular asociada a la edad (Macugen; Pegabtanib). Otros aptámeros están en distintas fases de ensayos clínicos. Por último, los aptámeros están despertando un enorme interés como herramientas que permitan dirigir diferentes tipos de partículas hacia células diana concretas.

En el grupo de Aptámeros del IRYCIS hemos desarrollado aptámeros frente a proteínas de distintos organismos (humanas, de virus o de parásitos) para que puedan ser utilizados en el desarrollo de sistemas diagnósticos o como fármacos para el tratamiento de diferentes enfermedades. Entre estos últimos, destaca un aptámero frente aTLR4 para el tratamiento el ictus isquémico, desarrollado en colaboración con la Unidad deInvestigación Neurovascular (UIN) de la UCM y las empresas AptusBiotech SL y AptatargetsSL, que ha terminado la fase I del ensayo clínico satisfactoriamente y va a iniciar la fase II (6).En el ictus isquémico, las células que mueren en la zona que deja de recibir el flujo sanguíneo (núcleo isquémico) liberan moléculas que interaccionan con el receptor TLR4. Cuando este receptor se activa, se dispara una cascada de señales que conduce a la liberación de proteínas proinflamatorias. Estas proteínas acaban produciendo la inflamación de la zona adyacente (zona de penumbra) y la muerte de las neuronas allí localizadas. El aptámero que hemos desarrollado, al que hemos llamado Aptoll, se une al receptor TLR4 y, en consecuencia, inhibe la cascada de eventos que producen la inflamación en la zona de penumbra y, por tanto, la muerte neuronal. Los ensayos desarrollados en modelos animales han mostrado que el tratamiento con el aptámero puede llegar a reducir el volumen de cerebro dañado en más de un 30%. Una vez finalizada la fase I de ensayo clínico, en la que se ha demostrado la ausencia de efectos adversos en voluntarios sanos, se está iniciando la fase II, en la que se estudiará el efecto terapéutico del aptámero en pacientes que han sufrido un episodio de ictus. Actualmente, en nuestro laboratorio estamos desarrollando aptámeros frente a otras muchas proteínas que se han mostrado como potenciales marcadores o dianas terapéuticas. 

Nos ha comentado este interesante artículo el Dr. Víctor M. González, Servicio de Bioquímica-Investigación. Hospital Ramón y Cajal (IRYCIS). Y aprovechando su buena disposición hemos decido que nuestra redactora Celia Gaona le haga una breve entrevista:

My Scientific Journal. Nos resulta impresionante el potencial y ventajas que tienen estos ácidos nucleicos en comparación con el uso más típico de los anticuerpos. Nos surge la duda cuando habla de capacidad de regeneración, ¿en qué consiste esta característica y qué ventajas ofrece?