Investigadores de la Facultad de Ciencias y de la Facultad de Medicina de la UdelaR, así como también del Institut Pasteur de Montevideo (IPMon), desarrollaron una investigación donde se muestra que el ARN es capaz de ingresar a las células de forma espontánea; algo que, salvo contadas excepciones, se creía imposible o extremadamente ineficiente.
Denominaron a este mecanismo “gimnosis fisiológica”, y el siguiente paso es utilizarlo para el diseño de nuevas terapias basadas en ARN.
Un artículo sobre la investigación, titulado oficialmente como “Ribonuclease activity undermines immune sensing of naked extracellular RNA”, fue publicado on-line el 6 de mayo en la revista Cell Genomics, y el miércoles 14 de mayo en formato físico.
Dicho artículo, corresponde mayormente a la tesis doctoral del Mag. Mauricio Castellano, estudiante del PEDECIBA, bajo la dirección del Dr. Juan Pablo Tosar y la Dra. Mercedes Segovia
La investigación fue llevada adelante en el marco de una colaboración entre la Unidad de Bioquímica Analítica del Centro de Investigaciones Nucleares de la Facultad de Ciencias, el Laboratorio de Genómica Funcional del IPMon – ambos liderados por el Dr. Juan Pablo Tosar – el Departamento de Inmunobiología de la Facultad de Medicina y el Laboratorio de Inflamación e Inmunoregulación del IPMon donde trabaja la Dra. Mercedes Segovia, co-autora principal de este estudio.
El trabajo de doctorado proyecta un nuevo campo de estudio, uniendo la biología y la inmunología, dos disciplinas que no se habían relacionado en profundidad anteriormente.
Como explicó Castellano, a partir de este cruce se creó por primera vez en Uruguay un área de investigación dedicada a la inmunología del RNA. Esta interdisciplina estudia cómo los exRNAs afectan al sistema inmune y su posible implicación en enfermedades autoinmunes o autoinflamatorias.
En cuanto a los principales puntos del trabajo, el resaltó:
1. La comunicación intercelular mediada por exRNAs desnudos podría ser considerablemente más relevante de lo que se había asumido hasta el momento, particularmente en lo que respecta a su impacto sobre células del sistema inmune.
2. La actividad biológica de los exRNA desnudo está íntimamente ligada a la actividad de las RNasas extracelulares.
3. De este trabajo se desprenden nuevas estrategias para introducir RNAs terapéuticos (ej RNAs mensajeros) a células blanco.
El camino transitado hacia los hallazgos
Hace más de una década que el grupo estudia el ARN extracelular, buscando comprender sus funciones biológicas y evaluando la posibilidad de utilizarlo en el diagnóstico de enfermedades. Como en toda investigación científica, el conocimiento se acumula, y estos investigadores han intentado contestar a las preguntas que surgen con cada descubrimiento.
Hace algunos años observaron que el ARN liberado al medio extracelular no está protegido por las llamadas “vesículas extracelulares” y que, de hecho, no lo necesita ante las enzimas llamadas “ARN-asas” presentes en la sangre que podrían deteriorarlo. Avanzando en el estudio, dieron cuenta de su estructura tridimensional que los vuelve resistentes a la degradación y así viajan como ARNs “desnudos” por la sangre. La investigación, que deriva en la publicación del mencionado artículo, busca responder a la pregunta: ¿qué hacen estos ARNs desnudos?, desde un enfoque interdisciplinario.
Las vacunas de ARN mensajero, del tipo de las usadas durante la pandemia por Covid-19, ingresan a las células dentro de pequeñas cápsulas formadas por grasa, llamadas nanopartículas lipídicas. Hasta los descubrimientos de esta investigación, se pensaba que el ARN libre no era capaz de ingresar a las células sin la ayuda de estas nanopartículas lipídicas. Sin embargo, el trabajo demuestra que casi cualquier tipo de molécula de ARN puede ingresar a una gran variedad de tipos celulares, desde células del sistema inmune a células tumorales.
Al inhibir las enzimas ARN-asas y agregar ARN a las células, sorpresivamente el ARN no sólo ingresó a las mismas, sino que, dependiendo del tipo de ARN en cuestión, se activó un conjunto de respuestas que las células tienen para protegerse de ARNs de virus y bacterias.
Estos hallazgos tienen importantes implicancias a la hora de entender cómo el sistema inmune reconoce y se defiende de las moléculas de ARN que le llegan del exterior.
Los investigadores observaron que, cuando el ARN se inyecta en ratones en conjunto con inhibidores de ARN-asas, el ARN inyectado induce inflamación sistémica (algo que, en humanos, puede llegar a ser fatal si no se trata a tiempo). A raíz de esta observación, los autores postulan que el rol de las ARN-asas en la sangre puede ser, precisamente, el de protegernos de la inflamación sistémica inducida por ARNs liberados por células del propio organismo, o liberados a raíz de una infección con un virus o bacteria.
Por otro lado, los autores vieron que cuando se diseñan ARNs mensajeros capaces de burlar las defensas celulares y se inhiben las ARN-asas extracelulares, los ARNs mensajeros pueden ser convertidos a proteínas por células expuestas a los mismos, aún cuando no se utilicen nanopartículas lipídicas ni ningún tipo de agente que facilite el ingreso del ARN a las células.
El camino a recorrer en base a los resultados
Estos resultados pueden utilizarse en el diseño de futuras terapias por ARN.
Como explica el Dr. Tosar, consultado sobre esta investigación, “las nanopartículas lipídicas son excelentes a la hora de hacer vacunas de ARN, pero tienen algunos problemas cuando lo que se requiere es ingresar ARN terapéutico a una célula, sin generar inflamación”.
Los investigadores proponen que la estabilización extracelular del ARN puede ser suficiente para un efecto terapéutico, sobre todo cuando el ARN se inyecta de forma local. Aunque esto aún no está demostrado, el grupo cuenta con apoyo de la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII) para estudiar la posibilidad de tener terapias basadas en ARNs “desnudos”, desprovistos de nanopartículas lipídicas.
En enero, el equipo presentó su hipótesis en el congreso “Gordon Research Conference in RNA Nanotechnology”, California, donde acuden tanto investigadores básicos como investigadores de la industria farmacéutica que trabajan en el campo de las terapias con ARN. Tosar (quien participó de la exposición y a pedido del congreso dirigió una sesión acerca de “delivery de ARN") aseguró que los datos acerca de la internalización de ARNs desnudos fueron “muy bien recibidos; incluso por altos directivos de las empresas farmacéuticas que han sido pioneras en llevar a las moléculas de ARN a la farmacia”
La participación en el congreso de California surgió, según Tosar, porque el grupo tenía algo “realmente importante para compartir con la comunidad científica que se reúne allí”. “Ver a la Universidad de la República en el programa de congresos de este estilo, me llena de orgullo. Es una señal de que lo que hacemos en este rincón del mundo realmente tiene impacto global”, reflexiona el investigador.
El impacto de este trabajo en la comunidad científica internacional le abrió a este grupo de investigadores de nuestro país muchas puertas. Continuando con un enfoque colaborativo, han surgido algunas propuestas con investigadores de la región; proyectos sobre la inmunología del ARN con investigadoras de Escocia y Alemania, en el marco de una fundación internacional que busca la integración de grupos de trabajo con integrantes de diferentes países; y una colaboración con una empresa farmacéutica norteamericana para tratar enfermedades que aún no tienen cura.
Por otro lado, Tosar enfatizó que hacer las preguntas importantes y trabajar en la mejor manera de contestarlas, teniendo en cuenta las condiciones del entorno donde investigan, es una tarea que los estudiantes asumieron de manera tenaz y con muy buenos resultados.
Por su parte, en relación a la investigación, Castellano dijo que durante el trabajo se lograron “realizar aportes originales al campo” y que a raíz de los mismo surgieron nuevas preguntas que esperan abordar en un futuro cercano.
De hecho, el equipo ya se encuentra trabajando en el siguiente paso de la investigación, el cual consiste en entender los mecanismos moleculares que utilizan las células para captar, sensar y procesar ARNs libres que llegan desde el espacio extracelular. A raíz de esto, a futuro podrían encontrarse maneras de estimular o inhibir la captación de ARNs extracelulares, con el fin de potenciar sus efectos terapéuticos o evitar respuestas inflamatorias exacerbadas generadas por ARNs circulantes en la sangre y otros fluidos biológicos.
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Datos de la publicación: Ribonuclease activity undermines immune sensing of naked extracellular RNA
Cell Genomics. Mayo, 2025.
Autores: Mauricio Castellano, Valentina Blanco, Marco Li Calzi, Bruno Costa,
Kenneth Witwer, Marcelo Hill, Alfonso Cayota, Mercedes Segovia, Juan Pablo
Tosar.
Financiación: ANII, CSIC, CAP, NIH (EEUU)
Link de la publicación web: https://www.cell.com/cell-genomics/fulltext/S2666-979X(25)00130-2
