Hasta hace poco tiempo, en los textos de biología todo parecía ya establecido. Estaba claro como funcionaba el código genético en sus diferentes etapas. La información se guardaba en la molécula de DNA, la que a su vez estaba empaquetada dentro de los cromosomas, en el núcleo de la célula. Desde allí partía un mensajero llevando el mensaje genético a un punto preciso en el citoplasma, llamado "ribosoma", donde éste se traducía en la producción de una proteína. En el sistema había una molécula clave (RNA), cuya única función parecía ser la de llevar el mensaje desde el núcleo hasta el sitio de su traducción. Pero aquí está la novedad: Esta molécula no es sólo mensajera, sino que además se ha adjudicado la responsabilidad de decidir cuándo hacer de mensajero o cuándo destruir el mensaje para que no llegue a su destino. Esta última determinación la toma cuando estima que la traducción del mismo puede ser nocivo para la célula.

Según la biología clásica, el sistema debiera funcionar así: en el interior de los cromosomas que están en el núcleo de cada célula se encuentra enrollada y muy bien guardada la molécula de DNA, que es la que porta la información necesaria, constituida por aproximadamente 40.000 genes, que son los que requieren las células de la especie humana para su funcionamiento.

La molécula de DNA está formada por una doble hebra, unidas en forma de escalera de caracol, en que cada hebra tiene una estructura de cuatro bases: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Las bases de las dos hebras están ubicadas en forma complementaria, de modo que frente a A, siempre está T y frente a G está C. Cuando un gene se activa, se abre esta doble hebra y una de ellas es copiada para llevar el mensaje fuera del núcleo, a los llamados ribosomas, lugar donde se va a sintetizar la proteína. La copia se realiza en otra molécula muy semejante al DNA, salvo que está constituida por una sola hebra y que además la base timina (T) se reemplaza por uracilo (U). Esta hebra se denomina RNA y por el hecho de llevar el mensaje fuera del núcleo se denomina "RNA mensajero" (La función del núcleo celular). Hasta aquí lo establecido, pero las nuevas investigaciones demuestran que este RNA mensajero tiene además otras importantes responsabilidades.


Un mensajero, pero con responsabilidad de decidir

Se trata en realidad de un verdadero sistema inmunológico, que estaría diseñado para impedir la expresión de genes malvados que podrían ser dañinos para la salud de la célula. Como muchos notables descubrimientos, los científicos llegaron a él casi por casualidad. Hace una década, Richard Jorgensen, ahora en la Universidad de Arizona y Joseph Mol, trabajando independientemente en la Universidad Libre de Amsterdam, hicieron las mismas observaciones. Ellos estaban preocupados de introducir genes a petunias con el objeto de cambiarles el color. Es así como introdujeron un gene extra para el pigmento del color púrpura de la petunia, esperando con esto conseguir que la flor tomara un color púrpura más intenso. Pero encontraron que muy frecuentemente las flores resultaban blancas, lo que sugería que no sólo el gene no había actuado, sino que además esta intervención impedía que trabajara el pigmento original.

Estos resultados dejaron a los investigadores perplejos. Ellos esperaban que agregando más genes, las petunias debieran ser más intensamente púrpuras y no que resultaran blancas, descoloridas. Algo andaba mal entre el gene y su posterior traducción. Más tarde se sumaron observaciones de otros investigadores, que trabajaban no con flores, sino con el gusano de tierra "Caenorhabditis elegants" y con el hongo "Neurospora crassa". De nuevo encontraron que al agregarles un trozo genético de DNA o una copia de RNA incompleta, podía resultar en una menor actividad del gene normal. De alguna forma sucedía que el RNA mensajero que tenía una secuencia similar a un gene ya existente, se destruía antes que pudiera utilizarse para fabricar la proteína. Es decir, el flujo del DNA a la fábrica de proteínas, se bloqueaba, pero para ese entonces no se sabía ni cómo ni cuándo.

Un gran avance se logró hace cuatro años con el aporte de Andrew Fire del Carnegie Institute de Washington en Baltimore, junto con un equipo de la Universidad de Massachussets. Ellos descubrieron que el bloqueo del gene se gatillaba cuando se introducía a la célula una doble hebra de RNA. Es interesante hacer notar que algunos virus tienen esta estructura de doble hebra de RNA. Repentinamente quedó en evidencia la motivación de la destrucción del mensaje. La célula, al ser invadida por la doble hebra de RNA, pensaba que estaba siendo atacada por un virus y su reacción era tratar de liquidar su gene invasor.

Es decir, aquí aparecía una nueva función del RNA mensajero, cual era la de defender a la célula del ataque de secuencias de genes sospechosos que podían provenir de virus o ser otros genes parásitos invasores, actuando en la misma forma en que el sistema inmunológico ataca a una proteína sospechosa. El sistema recién descubierto se ha denominado "RNA de interferencia" o RNAi, y ha pasado a ser una de las más interesantes áreas de la biología actual por sus enormes implicancias terapéuticas, útiles tanto en el ataque contra virus, como en el tratamiento del cáncer.


Como interfiere

Cuando la doble hebra de DNA entra a la célula, ésta lo detecta como raro y peligroso. Inmediatamente una enzima llamada DICER corta la doble hebra en pequeños trozos, en la misma forma que con un cuchillo se cortan rebanadas de un pan de molde. Luego, en cada trozo se separan las hebras y las utiliza como pruebas para buscar trozos similares del RNA mensajeros peligrosos. Cuando estas pruebas han encontrado el RNA mensajero no deseado, se acopla en la respectiva secuencia complementaria de bases y luego con la ayuda de otra enzima, lo destruye (ver gráfico).

Está claro que frente a una doble hebra de RNA, que suena extraña para la célula, inmediatamente funcione el sistema de alarma y se inicie el proceso de destrucción. Pero resulta menos claro porque también suena la alarma cuando aparecen genes y son identificados como malvados. Aún sin tener una explicación clara, el hecho interesó mucho a los investigadores, ya que vislumbraron un procedimiento apropiado para bloquear genes, lo que podría ser muy útil en el tratamiento de determinadas enfermedades, como infecciones virales o el tratamiento del cáncer.

Las primeras experiencias en mamíferos fueron decepcionantes. Al introducir en estas células una doble hebra de RNA, la respuesta fue muy diferente. Ellas reaccionaban cometiendo un ostentoso suicidio, destruyendo toda la producción de proteínas y haciendo trizas su material genético. Más aún, esparcían la sustancia química llamada "interferon" para alertar a todas las células vecinas del peligro de una invasión viral. Parecía como que este drástico mecanismo de defensa de nuestras células, reemplazaba el sistema RNA inmunológico que se había observado en las células de animales más primitivos, como la mosca de la fruta o el gusano de tierra.

Pero el equipo de Tuschi y el de Natasha Caplen del National Institute of Health, cerca de Washington, desarrollando nuevas investigaciones llegaron a la conclusión de que el sistema de defensa estaba también activo en las células de mamíferos, pero se encontraba enmascarado por el ostentoso programa de suicidio, el que en realidad era un nivel extra de defensa. De hecho, si agregaba un trozo grande de doble hebra de RNA (de unas treinta letras de largo), la respuesta celular era la autodestrucción. Pero si en cambio se saltaba la primera etapa del RNAi, agregando un trozo pequeño de RNA ya listo, se impedía el suicidio y ponía en evidencia el proceso de inhibición de genes. A este pequeño trozo lo llamaron "RNA de interferencia pequeño", o siRNA.

Los resultados fueron muy alentadores. Ambos grupos de investigadores comprobaron que si introducían a las células de mamíferos pequeñas piezas de RNA, no se traducía en una reacción de suicidio y en cambio podían inhibirse genes. En otras palabras, en nuestras células también estaba presente el sistema inmune RNA, y existía el mecanismo cierto para reactivarlo.

Como resultado de esto, se ha despertado un gran entusiasmo. El bloquear la acción de un gene es muy útil para averiguar cuál es la función que desempeña ese determinado gene. En la actualidad muchos laboratorios ya están utilizando la tecnología (knock out) para bloquear los más diversos genes, lo que les permite en su ausencia ir conociendo la función de cada uno. Así por ejemplo, se bloquea un determinado gene y se ve más adelante qué proceso metabólico se ha afectado. Gregory Hannon y sus colaboradores del Cold Spring Harbor Lab en Nueva York, tienen programado bloquear 15.000 genes diferentes, en varios tipos de células cancerosas humanas.

Pero lo que más ha atraído la atención de esta tecnología es su potencial rol terapéutico. Ya las primeras investigaciones están demostrando la posibilidad de utilizar la tecnología para atacar virus enemigos, como el del SIDA y la hepatitis. En este último año ya son numerosas las publicaciones de experiencias en animales, en que la técnica del RNAi ha mostrado resultados experimentales espectaculares.

Recientemente John Rossi y colaboradores del City of Hope National Medical Center cerca de los Angeles, usando el RNAi logra disminuir la actividad de los genes del virus del SIDA en un factor de 10.000. También Phillip Sharp y colaboradores del MIT de Boston, anunciaron que con la técnica del siRNA habían logrado disminuir la actividad del virus del SIDA en todas y cada una de sus etapas. También McCaffey y colaboradores han comunicado que han conseguido bloquear el virus de la hepatitis C.

David Lewis y sus colaboradores de la empresa Mius de Wisconsin han publicado experimentos en que usando la técnica de RNAi en ratas, pueden bloquear la función de genes en el hígado, riñón, bazo, pulmón y páncreas. En Agosto del presente, científicos de la empresa Intradigm en Maryland anunciaron otro éxito: con igual método han conseguido disminuir el crecimiento de tumores en lauchas.


Un arma de precisión

Ya antes existía un método, llamado del RNA antisentido, donde con una sola hebra de RNA complementario se podía bloquear un RNA mensajero (Como anular genes por la técnica de antisentido). Sin embargo el proceso no era tan preciso, e interfería en la bioquímica de la célula. Por el contrario el RNAi es mucho más preciso y al gatillar el proceso va a actuar directamente en los mecanismos propios de la biología celular.

Sin duda que ésta será una técnica muy útil para la terapia de genes. Antes ya se podía agregar genes a las células para corregir errores genéticos, pero ahora se puede también bloquear genes no deseados, como es el caso de la enfermedad de Huntington, que es causada por una proteína anómala que altera la fisiología celular.

Sin embargo a pesar de la enorme cantidad de publicaciones que están apareciendo que señala la potencialidad terapéutica del RNAi, hay que reconocer que aún se está en las primeras etapas experimentales y que falta avanzar para la aplicación terapéutica. Uno de los problemas a resolver es cómo llegar con el RNAi al interior de las células del paciente y conseguir allí desconectar genes a voluntad. Como ya se ha tratado de hacer con las técnicas de terapia génica, se están ensayando algunos virus como vectores del siRNA, para así conseguir que éste penetre las células. Incluso Mirus está tratando de hacer virus artificiales que puedan llevar el siRNA a tejidos específicos.

El hecho es que tanto las empresas como los laboratorios se notan urgidos por aprovechar este potencial. En la prensa aparecen constantemente artículos destacando este descubrimiento como "una revolución genética" o un "descubrimiento que cambiará al mundo". Habrá que esperar para ver si se logra concretar o no estas promesas clínicas. (Para más información ver: New Scientist, Septiembre 14 del 2002, Pág. 28).