Cómo se pueden bloquear los antojos de cocaína con injertos de piel diseñados genéticamente

La adicción a cualquier droga, ya sea alcohol, tabaco, opioides o drogas ilícitas, como la cocaína, es una enfermedad crónica que causa una conducta compulsiva de búsqueda de drogas que los individuos encuentran difíciles o imposibles de controlar, incluso cuando son conscientes de los efectos dañinos, a menudo consecuencias mortales

El uso a largo plazo cambia la estructura de las regiones cerebrales relacionadas con el juicio, el estrés, la toma de decisiones y el comportamiento, lo que hace cada vez más difícil ignorar los antojos de drogas.

Soy un investigador postdoctoral en el laboratorio de Ming Xu en la Universidad de Chicago, donde estudiamos la adicción, con el objetivo de encontrar una cura efectiva. En un papel en Ingeniería Biomédica De La Naturaleza Describimos un nuevo enfoque, que desarrollamos y probamos, que bloquea la búsqueda de cocaína en ratones y en realidad los protege de altas dosis que de otro modo serían mortales.

¿Cómo puede la terapia génica detener la adicción?

Presente en el hígado y la sangre humana es una enzima natural llamada butirilcolinesterasa, que abreviamos como BChE. Uno de los trabajos de esta enzima es descomponer o metabolizar la cocaína en componentes inactivos e inofensivos. De hecho, hay incluso un mutante humano BChE (hBChE), que fue diseñado genéticamente para acelerar en gran medida el metabolismo de la cocaína. Se espera que esta enzima súper mutante se convierta en una terapia para tratar la adicción a la cocaína. Sin embargo, es un desafío entregar la enzima activa a los adictos mediante inyección y mantener esta función de la enzima en animales vivos.

Entonces, en lugar de dar la enzima a los animales, decidimos diseñar células madre de la piel que llevaban el gen de la enzima BChE. De esta manera, las células de la piel podrían fabricar la enzima por sí mismas y suministrar al animal.

En nuestro estudio, primero utilizamos la técnica de edición de genes CRISPR para editar las células madre de la piel del ratón e incorporar el gen hBChE. Estas células cutáneas diseñadas produjeron niveles altos y consistentes de la proteína hBChE, que luego secretaron. Luego cultivamos estas células madre diseñadas en el laboratorio y creamos una capa plana de tejido similar a la piel, que tardó unos días en crecer.

Una vez que se completó la piel cultivada en el laboratorio, la transplantamos en animales hospedadores donde las células liberaron cantidades significativas de hBChE en la sangre durante más de 10 semanas.

Con el injerto de piel diseñado genéticamente que libera hBChE en el torrente sanguíneo de los ratones anfitriones, planteamos la hipótesis de que si el ratón consumía cocaína, la enzima cortaría rápidamente la droga antes de que pudiera desencadenar una respuesta de placer adictiva en el cerebro.

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"Inmunización" contra la cocaína

La cocaína funciona al elevar los niveles de dopamina en el cerebro, lo que resulta en sentimientos de recompensa y euforia, que desencadenan un deseo por más de la droga.

Los animales que recibieron el injerto de piel diseñado pudieron eliminar las cantidades de cocaína inyectadas más rápido que los animales de control. Sus cerebros también tenían niveles más bajos de dopamina.

Además, los injertos de piel de las células productoras de hBChE pueden disminuir efectivamente la tasa de sobredosis letales del 50 por ciento a cero cuando los animales fueron inyectados con una dosis alta, potencialmente letal, de cocaína. Cuando se administró a los animales una dosis letal, todos los animales de control murieron, mientras que ninguno de los animales que recibieron la piel diseñada pereció. Era como si la enzima producida por el injerto de piel hubiera inmunizado a los ratones contra una sobredosis de cocaína.

Luego evaluamos si las células productoras de hBChE pueden proteger contra el desarrollo de la búsqueda de cocaína. Utilizamos ratones que fueron entrenados para revelar su preferencia por la cocaína al pasar más tiempo en un ambiente rico en cocaína. Bajo la misma dosis y procedimientos de entrenamiento, los animales normales adquirieron preferencia a la cocaína, mientras que los animales huéspedes con el injerto de piel no mostraron tal preferencia, lo que indica que el injerto de piel de las células hBChE bloquea eficazmente el efecto de recompensa inducido por la cocaína. De manera similar, el hBChE derivado de la piel interrumpe de manera eficiente y específica la recurrencia de la búsqueda de cocaína después de 25 días de retiro.

Para probar si este enfoque de terapia génica funcionará en humanos, cultivamos tejido humano similar a la piel a partir de células madre primarias de la piel que fueron modificadas genéticamente por CRISPR para permitir la producción de hBChE.

Nos animaron a ver que las células epidérmicas humanas diseñadas producían grandes cantidades de hBChE en células cultivadas en el laboratorio y en ratones. Esto sugiere que el concepto de terapia génica de la piel puede ser eficaz para tratar el abuso de cocaína y la sobredosis en humanos en el futuro.

Adaptar este enfoque para los humanos podría ser una forma prometedora de bloquear la adicción. Pero primero, debemos tener pruebas suficientes de que funciona bien con pocos efectos secundarios. Del mismo modo, diseñar células cutáneas con las enzimas que degradan el alcohol y la nicotina podría ser una estrategia eficaz para frenar la adicción y el abuso de estas dos drogas.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation por Qingyao Kong. Lee el artículo original aquí.