Vector viral

Un vector viral es un virus modificado que hace de vehículo para introducir material genético exógeno en el núcleo de una célula. En terapia génica, el uso de virus como vectores requiere la eliminación de los genes que dotan al virus de su capacidad infecciosa y patógena, dejando únicamente aquellos que participan en la inserción del material genético, y su sutitución por el gen terapéutico de interés.

Generalidades

Los virus constituyen un grupo de microorganismos algo conflictivo (desde el punto de vista de la vida) pues, a diferencia del resto, no reúnen todas las características o funciones que caracterizan a un ser vivo: constan de una estructura definida conferida por una envoltura proteica (cápsida) y material genético (ARN o ADN) pero, cuando están aislados, no cumplen ningún requisito de un ser vivo. Su estilo de vida es de parásitos obligados, habiéndose especializado con gran eficiencia durante la evolución en la introducción e inserción de su material genético dentro del genoma la célula huésped y en el secuestro de su maquinaria celular para obligarla a expresar sus proteínas y producir miles de copias del virus. Debido a estas características, se pensó en los virus como un posible vector para la introducción controlada de ADN en células humanas.

La necesidad de un vector surge de las dificultades que entraña la introducción directa de material genético desnudo en el interior de una célula, el cual rápidamente es degradado por las nucleasas. Si bien determinadas modificaciones de los ácidos nucleicos y el empleo de sistemas físicos de introducción (como la inyección hidrodinámica) pueden sobreponerse a estas limitaciones, los vehículos especializados en el trasporte de material genético mejora la eficiencia de su introducción en la célula diana a la vez que lo protege de su reconocimiento por el sistema inmune.

Tipos

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Los virus que más se han utilizado en terapia génica como vectores han sido los retrovirus y los adenovirus, ampliándose posteriormente a virus adenoasociados, lentivirus, virus pox y virus del herpes. Todos estos tipos difieren en el tipo de células que pueden infectar, la eficiencia con la que introducen el material genético en la célula huésped, si dicha introducción es temporal o permanente y en la forma y lugares de inserción.

Adenovirus

Los adenovirus reciben este nombre porque su material genético es ADN bicatenario. Se caracterizan, además, por una cápsida icosaédrica y por una gran estabilidad ante agentes físicoso químicos, así como condiciones adversas de pH. Causan principalmente enfermedades respiratorias; sin embargo, dependiendo del serotipo, pueden ocasionar gastroenteritis, conjuntivitis, cistitis...

Entre aquellas características que los hace buenos vectores destacan su capacidad para infectar todo tipo de células y porque permiten insertos de hasta 8 kb. Hay una gran cantidad de información sobre estos virus, por lo que su manipulación está muy avanzada y es relativamente sencilla. No se integran en el genoma, por lo que se evita el riesgo de mutagénesis pero, como contrapartida, dan lugar a una expresión a corto plazo. Además, otra gran desventaja es que son patógenos y altamente inmunogénicos.

Retrovirus

Los retrovirus se caracterizan porque su material genético es ARN, en lugar de ADN. Para poder integrar su genoma en el de la célula huésped requieren de la acción de una enzima llamada retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, la cual es una polimerasa de ADN dependiente de ARN, que pasa la información genética del virus codificada en forma de ARN a ADN.

Tienen la particularidad de que infectan únicamente a células en división, lo cual limita sus aplicaciones terapéuticas. A diferencia de los adenovirus, sí integran su genoma en el de la célula huésped, por lo que dan lugar a una expresión a largo plazo del gen introducido. Como desventaja está la posibilidad de ocasionar mutaciones debido a que dicha integración es al azar. Son, además, virus patógenos, por lo que existe el riesgo de infección por recombinación y la posibilidad de que se asocien a otros retrovirus y oncogenes. Por otra parte, su manipulación es bastante sencilla y, actualmente, se encuentra muy bien descrita, lo que permite la eliminación precisa de todos aquellos genes conocidos que puedan provocar esos problemas.

Virus adenoasociados

Los virus adenoasociados reciben este nombre debido a que a menudo se han encontrado en células que están siendo simultáneamente infectadas por adenovirus. Se trata de Parvovirus de ADN monocatenario y cápsida icosaédrica de naturaleza proteica de entre 20 y 25 nm de diámetro. Para poder replicarse dependen de la presencia de adenovirus o herpesvirus. En caso de que no se produzca dicha coinfección, el virus adenoasociado se integrará de forma estable en el genoma de la célula husped. Tienen la característica de que se integra en un sitio único en el cromosoma 19, pero también puede intregarse de forma azarosa si se manipula

Los vectores virales producidos a partir de este tipo de virus se desarrollan a partir de parvovirus no asociados a enfermedades humanas, por lo que son relativamente seguros a este respecto. Además, tienen la ventaja de que no son inmunogénicos y no causan enfermedades en humanos, a la vez que cuentan con la capacidad de infectar todo tipo de células. Su empleo como vectores en terapia génica es bastante reciente, por lo que todavía no se controla tan bien como en los tipos anteriores su manipulación. A diferencia también de los adenovirus y retrovirus, los insertos que permiten son de menor tamaño, lo cual limita sus posibilidades de aplicación.

Lentivirus

Los lentivirus son retrovirus no oncogénicos que producen trastornos multiorgánicos caracterizados por largos tiempos de incubación e infección persistente.

Los lentivirus son capaces de infectar a todo tipo de células, tanto quiescentes como en división, permiten insertos de tamaño medio y se integran en el genoma de la célula huésped, dando lugar a una expresión a largo plazo. Son, además, no inmunogénicos. El pricipal inconveniente de estos virus es que, la mayoría de los vectores lentivirales que se emplean hoy día proceden del VIH, pudiendo producirse infecciones por recombinación. Además, su integración es azarosa, por lo que puede ocasionar mutaciones por recombinación.

Poxvirus

Los poxvirus son los virus de ADN más grandes conocidos. Se distinguen de otro tipo de virus por su capacidad para replicar su genoma completo en el citoplasma de la célula huésped. Su material genético consiste en una hebra bicatenaria de ADN de 200 kb rodeado por una membrana de naturaleza lipoproteica.

Una de sus principales ventajas es la capacidad de admitir hasta 25 kb de ADN, lo que los hace especialmente apropiados para la expresión de genes eucarióticos y procarióticos de gran tamaño. Los genes insertados en el genoma vírico se integrann en él de manera estable, permitiendo una replicación y expresión biológica eficiente.

Herpes

El virus del herpes se caracteriza por poseer un genoma de ADN bicatenario rodeado por una envuelta icosaédrica de naturaleza lipídica de entre 110 y 200 nm de diámetro. Los vectores víricos derivados a partir del virus del Herpes presentan una serie de características únicas entre las que destacan la capacidad de infectar a un amplio espectro de tipos celulares, tanto quiescentes como en división. Permite, además, grandes insertos de ADN extraño (hasta 30 kb). Tiene la particularidad de que hoy día no se sabe si se integra o no en el genoma, pudiendo permanecer latente un tiempo indefinido. Otra gran desventaja que posee es que no sirve si el paciente al que se le aplica la terapia por medio de este vector tiene inmunidad al virus.

Factores de Riesgo

Los principales problemas que presentan los virus como vectores son:

• La especificidad de la inserción: los virus, generalmente pueden reconocer e infectar más de un tipo de células, lo cual dificulta el tratamiento exclusivo de las células diana. La infección de otros tejidos o de células sanas puede ocasionar efectos secundarios.
• La localización de la inserción: si el virus inserta el material genético en un locus diferente al objetivo puede ocasionar mutaciones con efectos dañinos sobre el paciente y que, lejos de paliar o curar, se provoquen otros problemas.
• El virus puede ser inmunogénico y dar lugar a una reacción en el huésped.

Referencias

• Prescott, L.M. (2004). Microbiología 5ª Edición.. McGraw-Hill/Interamericana de España S.A.. 9788448605254. 

• Seow Y, Wood M J (2009) Biological Gene Delivery Vehicles:Beyond Viral Vectors Molecular Therapy vol. 17, nº5: 767-777.

Véase también

• Virus
• Vector génico
• Ingeniería genética
• Transducción (genética)
• Transfección