Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Los adenovirus


Los adenovirus: de enemigos naturales a herramientas para terapia génica y vacunas recombinantes.


Dra. Angélica Meneses Acosta / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Facultad de Farmacia UAEM

Actualmente, el uso de virus para la producción de bienes y servicios en beneficio del hombre ha incrementado considerablemente. Esto ha hecho que algunos virus que por su naturaleza son patógenos o dañinos para los seres humanos o para los animales, al día de hoy puedan ser usados como valiosas herramientas dentro del área de la salud y la veterinaria. Si bien, algunos dirán que esto ha sucedido desde hace algunos siglos cuando se inventaron las vacunas virales tradicionales (por cierto, útiles hasta el día de hoy), es necesario aclarar que la modificación y manipulación genética han permitido cambiar la naturaleza patogénica de éstos y convertirlos en nuestros aliados. Dentro de este tenor, los adenovirus son un claro ejemplo de ello.
Los adenovirus son una familia de virus de doble cadena de DNA lineal cuyo tamaño oscila entre 70 a 110 nm. De hecho son los virus de mayor tamaño hallados en la naturaleza y fueron aislados inicialmente de las glándulas adenoides de infantes en el siglo pasado (de ahí su nombre). Actualmente se han aislado más de 120 serotipos, los cuales se agrupan en 4 géneros: mastadenovirus (infectan humanos y otros mamíferos), aviadenovirus (infectan aves), atadenovirus (infectan ovinos, patos y bovinos) y siadenovirus (infectan reptiles entre otros organismos). Su genoma policistrónico está organizado en 4 regiones tempranas (E1-E4: generación de proteínas de regulación) y cinco regiones tardías (L1 – L5: producción de proteínas estructurales) de una manera exquisitamente coordinada, lo que le permite desarrollar todo su proceso infectivo en aproximadamente 36 – 48 horas. Estas regiones ha sido muy conservadas a lo largo de la evolución a excepción del adenovirus aviar CELO, donde se considera que su proceso de replicación y transcripción es más complejo.
         En el caso de los humanos, los adenovirus están involucrados con enfermedades tales como gastroenteritis, conjuntivitis o enfermedades respiratorias, las cuales se manifiestan más frecuentemente en niños y pacientes inmunosuprimidos. Si bien al día de hoy, estos virus no se han relacionado con ninguna enfermedad oncogénica, durante la Segunda Guerra Mundial, los soldados padecieron Enfermedades Agudas Respiratorias (ARD) que ocasionaron la producción de la primera vacuna contra este virus (contra los serotipos Ad4 y Ad7) lo que significó un gran gasto a nivel de salud. Un reciente descubrimiento, considera que la infección con adenovirus Adv36 puede estar involucrada con obesidad tanto en humanos como en aves, sin embargo, faltan más estudios para comprobar estos resultados. Asimismo, la industria avícola ha sufrido los estragos de este virus, ya que en algunas especies de aves causa hepatitis, fiebres hemorrágicas o pérdida en la producción de huevo, por lo que al día de hoy es importante poder desarrollar vacunas que ayuden a combatir dicho problema.
Ahora bien, ¿cómo es que estos virus al día de hoy pueden usarse como una herramienta tanto en la biología como en las terapias emergentes?. En el caso de la biología, el adenovirus es un excelente ejemplo de mecanismos de transcripción y modificación de mensajeros por lo que este tipo de procesos se han podido dilucidar gracias a lo observado en él. Por otro lado, ya en biotecnología, estos virus son excelentes candidatos como vectores para vacunas recombinantes y para terapia génica debido a que infectan una amplia variedad de células, se obtienen en altos títulos virales y se conoce casi completamente la organización de su genoma. En estos casos, por cuestión de bioseguridad es importante mencionar que una región indispensable (región E1) para su replicación ha sido eliminada por ingeniería genética, de tal manera que todos los adenovirus recombinantes son infectivos pero no auto-replicativos en todas las células, a excepción de las células que se utilizan para poder producirlos (HEK293). En la región desocupada E1 del genoma del virus ha sido posible introducir lo que se conoce como transgene, que no es más que el fragmento de DNA de interés que se quiere expresar. Así, realizando la infección con el adenovirus será posible tener la expresión de la proteína codificada por el transgene en alta concentración y en esto se basa el uso de adenovirus tanto en vacunas recombinantes como en terapia génica.


Pero, ¿qué es terapia génica y por qué el adenovirus puede usarse en este caso? El término de terapia génica puede ser definido como la introducción de ácidos nucléicos a una célula con el propósito de alterar una condición médica o una enfermedad. Esta novedosa estrategia marca la línea de división en el concepto de tratamiento médico ya que actualmente, la mayoría de las enfermedades relacionadas con la falta de función, carencia o desregulación de proteínas son tratadas mediante el suministro de la proteína en forma de medicamento, mientras que, con esta nueva estrategia, la carencia de la proteína en cuestión se soluciona haciendo una reparación en el gene dañado dentro del paciente mismo (terapia in vivo) o transfectando las células del paciente in vitro (por ejemplo, células madre hematopoyéticas) y regresándolas al individuo ya transformadas (terapia ex vivo). Este tipo de terapias requiere el uso de diferentes tipos de vectores para introducir el material genético, los cuales van desde sistemas no virales (por ejemplo, el uso de Liposomas para encapsular DNA y recientemente RNA o RNAi) hasta vectores virales de diferente naturaleza (adenovirus, retrovirus, virus adeno-asociados, lentivirus, herpesvirus, poxvirus) donde el adenovirus hasta el año 2008 era el más utilizado (25%). Actualmente, la aplicación de la terapia génica se extiende a diversos tipos de enfermedades tales como: cáncer (65%), enfermedades monogénicas (9%), enfermedades infecciosas (6%) y (11%) otras (enfermedades arteriales y coronarias) , así como estudios a nivel de marcadores para pruebas sin pacientes (9%), principalmente. En China, desde Enero del 2004 se tiene el primer y único producto en el mercado [Gendicine, adenovirus recombinante que expresa p53 el cual se utiliza para el tratamiento de carcinoma escamoso de cuello y cabeza (HNSCC)] y es de naturaleza adenoviral].
          Así, dada la naturaleza de los adenovirus y su nula relación con enfermedades oncogénicas, éstos son una excelente herramienta para la introducción del material genético por lo que las mejoras genéticas y bioingenierlies para eficientar su producción siguen en desarrollo. La primer generación de vectores adenovirales se logró, eliminando solamente la región E1 por lo que fue posible introducir fragmentos con un máximo de 5 kb. Posteriormente, con la finalidad de continuar ampliando la capacidad de estos virus, se desarrollaron los adenovirus de segunda generación cuya capacidad máxima de clonación es de 13 kb. Estas dos generaciones de adenovirus presentan las ventajas mencionadas con anterioridad pero a nivel clínico se observó que producen una alta respuesta inmune por lo que la expresión del transgene a largo plazo es limitada, y actualmente han sido considerados como excelentes vehículos para el desarrollo de vacunas recombinantes, aunque su uso también es alto en terapia génica. Por ello, a partir de 1994, se empezaron a desarrollar los vectores adenovirales de tercera generación también denominados dependientes de auxiliar (HD), los cuales solamente contienen la señal de empaquetamiento y los extremos terminales, por lo es posible clonar hasta 34 kb con el transgene de interés; esto hace que la respuesta inmune disminuya mucho y que se pueda tener una expresión a largo plazo, pero enfrenta retos a mejorar tanto a nivel de producción ya que los títulos virales obtenidos son dos ordenes de magnitud inferiores a los de primera y segunda generación y es necesario eliminar la contaminación producida por el uso de un virus auxiliar, el cual brinda toda la maquinaria para que se logre la producción del mismo. Consecuentemente, todos estos sistemas adenovirales se encuentran en explotación tanto a nivel de desarrollo experimental como ya en diferentes fases clínicas, por lo que se espera que en uno o dos años este tipo de productos empiecen a incursionar en el mercado debido a que la regulación está siendo más estricta como consecuencia de los casos fallidos reportados a la fecha en las pruebas clínicas. Sin embargo, se sabe que esta tecnología es promisoria por lo que grandes inversiones le apuestan al desarrollo de este tipo de productos.

          Los principales retos que la terapia génica debe vencer están relacionados con el diseño de sistemas seguros e inocuos que no ocasionen enfermedades y/o reacciones inmunológicas posteriores debido a la transformación genética; el diseño y desarrollo de procesos de producción efectivos y confiables que permitan obtener la suficiente cantidad de producto con la calidad deseada; las barreras sociales que acepten la manipulación genética como un mecanismo de cura teniendo siempre un estricto concepto ético para dichos desarrollos y por supuesto; la comercialización a mediano y largo plazo de productos dirigidos a terapias individualizadas. De ahí que el uso de adenovirus juegue un papel importante ya que es el vector que menos problemas ha representado en los diferentes niveles de desarrollo.


Angélica Meneses Acosta es Ingeniera Biotecnóloga. Se graduó como el mejor promedio de la Carrera y de la Generación. Cuenta con el doctorado en Ciencias Bioquímicas por el Instituto de Biotecnología de la UNAM y con los posdoctorados en “Desarrollo de un proceso de purificación para Hormona de Crecimiento Humana Recombinante” en el IBT-UNAM y “Diseño y optimización para la producción de vectores adenovirales de tercera generación con potencial uso en terapia génica” en el Biotechnology Research Institute, Montreal Canadá.