Los biólogos moleculares lograron descifrar el código genético ("Función del DNA y la síntesis proteica"), e incluso pudieron secuenciarlo enteramente ("Está listo el borrador del código genético"). Con estos avances creímos ya haber corrido el velo del misterio de la vida y como ella funcionaba. Hoy debemos reconocer que el código era muchísimo más complejo de lo que habíamos imaginado ("La Creciente Complejidad del Programa Genético"). No sólo nos falta avanzar en su conocimiento, sino que incluso vamos a tener que comenzar de nuevo, repensando mucho de lo que ya dábamos por definitivo. Pareciera que para llegar a entender el funcionamiento del código, vamos a necesitar de la ayuda de verdaderos criptógrafos que nos permitan llegar a descifrar su tremenda complejidad.

Hasta ahora hemos aceptado que las proteínas eran el centro del universo biológico. Sabemos que ellas estructuran la maquinaria biológica y que también la mantienen en movimiento. Ellas, entre muchas otras funciones, copian nuestros cromosomas cuando las células se dividen, controlan los genes digeren los alimentos, almacenan la energía y mantienen juntas y comunicadas a las células de los diversos órganos. Por otra parte sabemos que el rol del DNA es el de guardar la información, sirviendo de molde para producir esas valiosas proteínas. Dentro de este esquema, la molécula de RNA, estructurada en una sola hebra, sólo se le había asignado la única función de mensajera, encargándose de llevar la información para producir las proteínas, viajando desde el núcleo celular, al lugar de su síntesis en el citoplasma. Aceptando esto como cierto, no es raro que los intereses de los biólogos hayan estado hasta ahora fundamentalmente dirigidos a ubicar los 35.000 o más genes que codificaban estas proteínas. Pero ahora se complican las cosas, ya que está resultando evidente que el RNA es mucho más que un simple mensajero ("Pequeñas Moléculas de RNA son capaces de anular genes", "El RNA mensajero es también guardián"). Resulta sorprendente que por tanto tiempo, funciones tan fundamentales del RNA, hayan pasado desapercibidas.

Descubrimientos recientes cuestionan estos postulados que dábamos por ciertos. Habíamos subestimado el hecho de que sólo una pequeña parte del genoma codificaba para proteínas, mientras una enorme proporción de él, no tenía ninguna relación con ellas. El hecho de haber comprobado que ese DNA, que llamamos "basura", efectivamente se transcribe al RNA, obliga a replantear las cosas. ¿Para qué transcribir a ese RNA que sólo era basura? Es así como sorprendentes investigaciones están revelando nuevas funciones del RNA, que van más allá de su rol tradicional de transportador de información entre genes y proteínas. Ello obliga a hacer una diferenciación: el RNA que "codifica proteínas", y el RNA, mucho más numeroso, que "no codifica para proteínas", cuya importancia recién comenzarnos a vislumbrar. Es obvio que tenemos que reconocer nuestra ignorancia y ya comenzar a reivindicar al RNA por su importancia en el proceso vital. Puede que este sea igual o aun mayor que la de las proteínas.


A pesar de las evidencias,
no le hemos dado importancia al RNA

Ya en la década de 1980-1990, Sidney Altman de la Universidad de Yale y Tom Cech de la Universidad de Colorado, habían compartido el premio Nobel de 1989, por los años de trabajo que les permitió demostrar que dos moléculas de RNA naturales, podían actuar como catalizadores, acelerando dentro de la célula, reacciones químicas. Una tarea que sólo se atribuía a las proteínas. Estas moléculas se denominaron "ribosimas" ("Cómo anular genes por la técnica de antisentido"). Irónicamente, a este descubrimiento tan importante, no se le dio mayor relevancia y se interpretó como un resabio del proceso evolutivo que quedó por olvido. Sólo años más tarde se le atribuyó una importancia fundamental. Se sugirió que en la molécula del RNA podía estar la clave del misterio del origen de la vida. Por el hecho que el RNA podía tener una doble función; almacenar información y al mismo tiempo catalizar reacciones. Se sugirió entonces, que él podía ser un candidato que explicara como había comenzado la vida. Podía por ejemplo, el RNA haber sido la primera molécula que emergía y que aprendió a replicarse a sí mismo, dando origen a la vida. Se habló entonces del "mundo del RNA" ("El origen de la Vida").

Sin embargo, a pesar de estas variadas posibilidades, continuaron mirando al RNA, simplemente como mensajero entre DNA y proteínas. Pero el tiempo ha pasado, y cuando el modelo que se había ido elaborando iba dejando muchas lagunas, y paralelamente se comenzaba a descubrir nuevas responsabilidades para el RNA, las cosas comenzaron a cambiar.


El RNA de interferencia

Para el llamado RNA basura se ha comenzado a encontrar numerosas obligaciones en la compleja dinámica del código genético, y como consecuencia, ellas se transfieren al RNA que copia esa información ("Nuevas interrogantes para el DNA Basura", "La creciente complejidad del programa genético”). Una de las nuevas funciones se descubrieron en pequeños trozos de moléculas, las que han sido llamadas "RNA de interferencia" (RNAi), porque ellas eran capaces de anular genes, interfiriendo en el RNA mensajero (RNAm). Con ello impedían que se llegase a producir la proteína respectiva. El interés despertado por la acción del RNAi ha sido enorme, pasando a ser un “boom" de la investigación biológica actual ("Se describen Roles Claves para el RNA de Interferencia", "Pequeñas moléculas de RNA son capaces de anular genes", "El RNA mensajero es también guardián").

Fue en el año 1998 cuando Andrew Fire de la Universidad de Stanford y Craig Melo de la Universidad de Massachusetts, observaron un hecho clave de este nuevo rol del RNA. Trabajando con gusanos, identificaron una doble hebra de RNA, que tenía la capacidad de actuar como interruptor para anular genes. Tres años más tarde (2001), Thomas Tuschl (ahora en la Universidad Rockeffeller), encontró que una versión corta de una doble hebra de RNA, que llamaron "RNA de interferencia"(RNAi) o RNA de interferencia corto (siRNA, la sigla en inglés), podía también anular genes en células de mamíferos. Esta observación interesó a muchos investigadores, ya que ello tenía grandes proyecciones clínicas. Desde entonces el número de trabajos publicados en relación al RNAi, se incrementó en forma exponencial. En 1998, se publicaron 12 trabajos, mientras que en el último año ya fueron cientos de miles. El hecho es que se ha descubierto que en condiciones naturales, existen pequeñas moléculas de RNA, de aproximadamente 21 nucleótidos de largo, que se codifican a partir del DNA, para las más diversas funciones, como bloquear virus y anular genes, y ello en las más diferentes especies, incluyendo la especie humana. Es importante destacar que estas moléculas de RNAi, no están presentes en los organismos unicelulares, como son las bacterias, y sólo aparecen en las células más complejas, con núcleos (eucarióticas), lo que sugiere que es una función relativamente nueva, que se ha desarrollado más tarde en la evolución biológica, incorporándose posteriormente en las células más avanzadas. Tal vez el hecho de que los primeros trabajos destinados a conocer el código genético se realizaron en bacterias, pueda explicar que este tipo de RNA pequeño haya pasado desapercibido, y que sólo ahora se repare en ellos reconociéndoles tanta importancia.

El RNAi realiza la labor bloqueadora ensamblándose a un trozo de secuencia complementaria del RNA mensajero (el RNA que normalmente transporta el mensaje al ribosoma), el lugar en que debe sintetizarse la proteína. Se ha comprobado que este bloqueo lo logra en conjunto con un complejo proteico, llamado RISC (RNA-Induced Silencing Complex). Este complejo retiene la secuencia complementaria de RNAi, mientras se adhiere y se degrada al RNA mensajero. De este modo no sólo rompe una molécula de RNA mensajero, sino que fijo allí, repite la misma función una y otra vez, actuando como un verdadero catalizador ("Pequeñas moléculas de RNA son capaces de anular genes”). Fig. 1


El RNAi y la industria farmacéutica

En 1996 se había descubierto la posibilidad de bloquear la expresión de un gene, mediante una técnica que se denominó de "antisentido". Ella consistía en sintetizar una pequeña molécula de RNA, complementaria para algún trozo del RNA mensajero, y luego introducirla al interior de la célula donde se unía a él, precisamente en el lugar que coincidía la complementariedad (antisentido), impidiendo de este modo la producción de la proteína respectiva ("Cómo anular genes por la técnica de antisentido"). En aquel tiempo, esta técnica pareció maravillosa, ya que anulando genes se podría tratar todo tipo de infecciones virales o bloquear el cáncer. Desgraciadamente las expectativas no se cumplieron, ya sea por dificultades de introducir el RNA antisentido al interior de la célula, como por lo tenue de su acción inhibidora, o porque fallaba la especificidad de ella. Pocos fueron los trabajos exitosos.

Con la aparición del RNAi se han renovado estas esperanzas, y aun cuando el mecanismo de acción se basa en el mismo principio, las posibilidades de éxito son ahora mayores. Desde luego se sabe que el RNAi corresponde a un mecanismo que funciona naturalmente dentro de la célula, ya sea para impedir la replicación de un virus, o para controlar los procesos de desarrollo y diferenciación celular. Por otra parte, el RNAi, a diferencia de la técnica de antisentido, tiene una acción inhibidora mucho más potente, dado que como hemos visto, se une a la proteína RISC y actúa enzimáticamente, no sólo destruyendo una molécula de RNA mensajero, sino que su acción persiste en el tiempo, desarrollando esta actividad una y otra vez. "El RNAi es entre 100 a 1000 veces más efectiva que el antisentido", dice Judy Lieberman del Instituto de Investigación Bioquímica en Boston.

Las primeras investigaciones desarrolladas en gusanos y moscas, fueron exitosas. Un trozo pequeño de RNA de interferencia (siRNA), introducido a sus células, conseguía interferir al RNA mensajero específico, que tenían una secuencia complementaria, bloqueando así la síntesis de una proteica específica.

Pero el cuadro cambió cuando los científicos trasladaron estas mismas experiencias a mamíferos. Uno de los primeros en ver respuestas irregulares, fue Peter Linsey del Rosetta Inpharmatics en Seattle, Washington ("Dudas de la especificidad del RNA mensajero"). Se observó que el bloqueo no era tan específico, ya que muchas veces la molécula de sIRNA, además del gene específico para el que se había diseñado, bloqueaba la expresión de varios otros genes no deseados (Nature Biotechnology, Junio del 2003).

Son varias ya las publicaciones que demuestran la falta de especificidad del siRNA. Recientemente Anastasia Khvorova en Dharmacon, observa que el sIRNA puede en ciertas secuencias y estructuras, torcerse ligeramente diferente y con ello tener dificultad para encontrar la complementariedad de bases adecuadas del RNA mensajero específico. Esta falta de especificidad es sin duda un problema, ya que puede producir efectos peligrosos bloqueando la trascripción de otros genes importantes.

A pesar de estas fallas, sigue el entusiasmo de las empresas farmacéuticas que persisten ensayando alternativas en la preparación y ensayos de diferentes siRNA. Se estima que en la actualidad aproximadamente 100 compañías desarrollan investigaciones relacionadas con el RNAi. "La mayor parte de ellas lo están haciendo sólo en los últimos dos a tres años", señala Kewal Jain, director del Jain PharmaBiotech, en Basilea, Suiza. Todas guardan esperanzas de lograr el negocio del siglo bloqueando la expresión de genes, lo que les permitiría la fabricación de drogas de gran proyección médica.

A pesar de todo, ya se está realizando un primer ensayo clínico, en que se usa RNAi. Se trata de la enfermedad llamada "degeneración macular", que afecta la retina y que es la principal causante de ceguera en la vejez (Fig. 2). La firma Acuity Pharmaceutical de Philadelphia, ha iniciado este ensayo en el mes de Noviembre de 2004. Este fue autorizado porque la enfermedad no tiene otro tratamiento y porque la administración del RNAi es local, dentro del ojo, y por lo tanto hay menos riesgo de dañar a otros tejidos.

Pero las empresas tienen sus ojos puestos en el tratamiento de enfermedades hepáticas, como la hepatitis B y la hepatitis C, ya que teóricamente un RNAi específico, podría impedir que se regenere el virus causante. Pero el problema es que también se podrían afectar otros genes dentro del hígado, produciendo efectos no calculados. Con todo, ya existen varias.



Para saber más:


1.- Jennifer Couzin: RNAi Shows Cracks in Its Armor. Science, Noviembre 12, volumen 306, 2004, pág. 1124.

2. - Gary Stix: Hitting the Genetic 0ff Switch. Scientific American, Octubre 2004, pág. 68.

3.- Philip Cohen: Master and Commander. New Scientist, Noviembre 27, pág. 36, 2004.