Cómo la terapia MicroRNA apunta a la inflamación por diabetes

La inflamación crónica se encuentra en el corazón de la diabetes tipo 1 y tipo 2, alimentando la resistencia a la insulina, la destrucción de las células beta y las complicaciones micro y macrovasculares que asolan a los pacientes con el tiempo. Medicamentos antiinflamatorios convencionales, desde corticosteroides de espectro ancho hasta bloques de citocinas selectos, han demostrado un éxito limitado en la diabetes porque eliminan demasiado del sistema inmunitario o no alcanzan los tejidos correctos.

La carga de la diabetes continúa acelerando globalmente, con la Federación Internacional de Diabetes estimando más de 537 millones de adultos que viven con la enfermedad en 2021, un número proyectado para alcanzar 783 millones para 2045. La inflamación es un denominador común en subtipos de diabetes, lo que lo convierte en un objetivo terapéutico atractivo. Sin embargo, la complejidad de las vías inflamatorias ha frustrado el desarrollo de las drogas.

La red reguladora de miRNA: Nature limitada#8217;s Precision Rheostat

Las microRNAs son pequeñas moléculas de ARN de un solo tramo aproximadamente 22 nucleótidos de longitud que no códigon para proteínas. En lugar de ello, se unen a secuencias complementarias en la región de ARNs mensajeros de 3′′′′′′′′′′′′, que normalmente suprimen la traducción o desencadenan la degradación de mRNA. Esta regulación post-transcripción permite a las células ajustar rápidamente los niveles de proteínas en respuesta a las tasas de transcripciones ambientales.

La biogenesis de miRNAs implica varios pasos controlados. Los miRNAs de codificación son transcribidos por la polimerasa RNA II en miRNAs primarios (pri‐miRNAs), que luego son esclarecidos por el complejo microprocesador, compuesto por Drosha Export y su cofactor DGCR8 en puntas de precursores (pre-miRNAs).

En el contexto de la diabetes, esta capacidad reguladora es una bendición y un desafío. La regulación de un solo miRNA puede propagarse a través de múltiples vías inflamatorias, creando una cascada de disfunción. Por lo tanto, restaurar o inhibir el mismo miRNA puede tener efectos terapéuticos amplios, pero también riesgos consecuencias no deseadas. Entender los roles específicos de los miRNAs individuales en la inflamación diabética es por lo tanto esencial para diseñar intervenciones seguras y efectivas.

Inflamación en la diabetes: un ciclo autoperpetuante

En la diabetes tipo 2, la inflamación crónica de grado bajo se origina principalmente de la sobrecarga metabólica. El tejido adiposo se expande más allá de su capacidad de almacenamiento, lo que conduce a la infiltración de la hiperestación adipocitaria, hipoxia y macrofágena. La grasa visceral se convierte en una fábrica de citocinas proinflamatorias y la inhibición de la necrosis tumoralfaselina (TNF-α), interleucina

La hiperglucemia en sí misma impulsa la inflamación a través de múltiples mecanismos. Los niveles elevados de glucosa aumentan el flujo a través de la vía del poliol, generando sorbitol y desplegándose NADPH. La producción de superóxido mitocondrial aumenta, activando las vías de hexosamina y proteína kinasa C (PKC).

En la diabetes tipo 1, la imagen inflamatoria está dominada por la destrucción autoinmune. Las células T autoreactivas infiltran islets pancreáticos, liberando deficiencia interferón-gamma (IFN-γ) y TNF-α que conducen apoptosis beta-cell. Las células inmunitarias inmunitarias inmanente, incluyendo células dendritas y exfages, presentan autoantigenos y sostienen la pérdida inflamaginativa de vida besu

En ambas formas de diabetes, la inflamación se extiende más allá de los tejidos metabólicos para dañar la vasculatura, los riñones, la retina y los nervios periféricos. La nefropatía diabética, por ejemplo, se caracteriza por inflamación glomerular, expansión mesangial y fibrosis tubulointersticial, todo impulsado por señalización de citocina y estrés oxidativo.

MicroRNAs clave en inflamación diabética

Estudios de perfiles extensos han identificado decenas de miRNAs cuya expresión se altera en la sangre, tejido adiposo, músculo esquelético, páncreas y endotelio vascular de pacientes diabéticos. Algunos de estos miRNAs se disregulan constantemente en cohortes y correlacionan con marcadores de inflamación y progresión de enfermedades.

miR‐146a: El freno maestro en la inmunidad innato

miR‐146a es posiblemente el miRNA antiinflamatorio mejor caracterizado. Es inducido transcripcionalmente por NF-κB y actúa como un regulador de retroalimentación negativa reprimiendo directamente dos moléculas de adaptador clave en el receptor tipo Toll (TLR) y vías de receptor IL‐1: TRAF6 e IRAK1.

Los niveles de mirigrafía inducidos en el sistema de midicardio (en inglés) disminuyen la sensibilidad de los milfuros en el sistema de midicardio (en inglés) y en el caso de los microbios en el sistema de midicardio (en inglés)

miR-155: Un inmunomodulador doble

miR-155 es un miRNA pro-inflamatorio que se regula en respuesta a la activación TLR, señalización interferón y compromiso de receptores de antígeno. Promueve la producción de TNF‐α, IL-6, e IFN-γ apuntando a reguladores negativos como SHIP1 y SOCS1. En la diabetes, miR-155 es elevado en macrófagos de tejido adiposo y disfunación inflamaciáltica

La eliminación genética de miR-155 protege los ratones de la resistencia a la insulina inducida por la dieta alta, la inflamación del tejido adiposo y la esteatosis hepática. Los microfagos de miR-155-malta presentan un fenotipo más antiinflamatorio similar a M2 con menor expresión de sintesis nitrica inducible y IL‐12.

Sin embargo, miR-155 también juega importantes roles en la inmunidad adaptativa y la defensa de acogida. Se requiere para respuestas efectivas de células T y B-cell, y su inhibición podría perjudicar la capacidad de combatir infecciones. La orientación terapéutica de miR-155 requerirá por lo tanto una cuidadosa dosis y tal vez una administración intermitente para preservar la competencia inmune.

miR‐21: Un Nexus de Inflamación y Fibrosis

miR‐21 es uno de los miRNAs más constantemente regulados en los tejidos diabéticos. Es inducido por la transformación del factor de crecimiento-beta (TGF‐β) y por estímulos inflamatorios, y contribuye a la activación de NF-κB y la remodelación fibrotica. miR‐21 promueve la vía inflamatoria NLRP3, lo que conduce a una mayor secreción de genes IL‐1β

En el riñón diabético, miR‐21 se eleva en células epiteliales tubulares y podocitos glomerulares, correlacionando con severidad de enfermedad. Inhibición antisensacional de miR‐21 mediante ácido nucleico bloqueado (inhibición LNA) oligonucleótido reduce la albuminuria, expansión mesangial y fibrosometría tubulointersticial en modelos de ratones

MiRNAs adicionales de interés

  • miR‐126: Muy expresado en células endoteliales, donde regula la integridad vascular y la angiogénesis. Los niveles de MiR-126 se reducen en el plasma de pacientes diabéticos, y su pérdida correlaciona con disfunción endotelial y eventos cardiovasculares.
  • miR‐29b:] Desregulado en heridas diabéticas y en el riñón fibroso. MiR‐29b normalmente suprime la expresión de proteínas de matriz extracelular como colágeno y fibronectina. Restaurar miR-29b en modelos diabéticos reduce la fibrosis y mejora la curación de la herida.
  • miR‐223: Regula la polarización de macrofágono apuntando a Pknox1 y otros genes. Los niveles de MiR‐223 se alteran en el tejido adiposo de individuos obesos, y su disregulación contribuye al cambio de los macrófagos antiinflamatorios M2 a los pro-inflamatorios.
  • miR‐375:] Enriquecido en células beta pancreáticas, donde regula los genes involucrados en la secreción de insulina y supervivencia celular. La expresión MiR‐375 se altera en la diabetes tipo 2, y su manipulación puede ayudar a preservar la masa de células beta.

Estrategias Terapéuticas: Inhibir las miRNAs patogénicas y Restaurar las unidades protectoras

Dos enfoques complementarios dominan el paisaje terapéutico de miRNA. Los antagomires están diseñados para bloquear la función de los miRNA patógenos, mientras que los mimics de miRNA restauran la actividad de los miRNAs protectores que están subexpresados en enfermedades.

Antagomirs: Enfermedades de Silenciamiento - Conducir miRNAs

Los antagomires son oligonucleótidos de antisensa químicamente modificados que son complementarios a la secuencia madura de miRNA. Se unen con alta afinidad y secuestrar el miRNA, evitando que interactúe con sus objetivos de MRNA. Modificaciones como 2′‐O-metilación, enlaces de fosformato, y bases de ácido nucleico bloqueado (LNA) aumentan la estabilidad, aumento de unión

El primer tratamiento terapéutico de miRNA para entrar en ensayos clínicos fue miravirsen, un antagomir con base en LNA contra miR‐122 para el tratamiento de la hepatitis C. Miravirsen demostró seguridad y eficacia en ensayos de fase 2, validando la plataforma antagomir en humanos. Más recientemente, cobomarsen (anti-miR-155) fue evaluado en malignidades hematológicas, mostrando tolerabilidad aceptable y signos tempranos de actividad.

Para la diabetes, los antagomires modificados por el LNA contra miR-155 y miR‐21 han demostrado su promesa en estudios preclínicos. Administración sistémica de anti-miR-155 resistencia inversa a la insulina y reducción de los niveles de citocina inflamatoria en ratones obesos inducidos por dieta, con efectos comparables a los que se ven en modelos de de desprendimiento genético.

miRNA Mimics: Restaurar las Defensas Perdidas

Cuando se desregula un miRNA protector, se pueden utilizar micromics sintéticos para restaurar su función. Las mimicas son moléculas de ARN dobles, donde el hilo guía es idéntico a la secuencia de miRNA madura. El hilo de pasajeros se modifica típicamente para reducir los efectos desatendidos y promover la carga selectiva de la cadena guía en RISC.

Las mimics de MiRNA enfrentan mayores desafíos de entrega que los antagomires porque son más grandes, más susceptibles a la degradación, y requieren que el procesamiento intracelular se vuelva activo. Sin embargo, ofrecen la ventaja de la regulación multi-objetivo, potencialmente proporcionando efectos terapéuticos más amplios que un medicamento de un solo objetivo.

MiR‐146a mimics han sido probados en varios modelos diabéticos con resultados alentadores. En un modelo de rata de diabetes tipo 1, inyección intrapancreática de miR‐146a mimics preservados masa beta-celular y reducción de la infiltración celular inmune. En modelos de nefropatía diabética, la entrega intravenosa de miRκ146a mimics encapsulados de nanopartícula lípido simultáneamente

Desafíos y soluciones de entrega

La traducción clínica de los tratamientos terapéuticos de miRNA depende casi por completo de la disponibilidad de sistemas de entrega seguros y eficientes. Los miRNAs desnudos son rápidamente degradados por los RNases suero, despejados por los riñones, y mal tomados por las células dianas.

  • nanopartículas de tejido lipid (LNPs): Los LNP son el sistema de entrega no viral más avanzado clínicamente para los ácidos nucleicos, como lo demuestra el éxito de las vacunas de RNA. Los lípidos ionizables en los ligas LNP se cargan positivamente a baja pH, facilitando la encapsulación de RNA carga negativa y promoviendo el escape endosomal
  • nanopartículas polímeros: Los polímeros biodegradables como PLGA y chitosan pueden encapsular miRNA mimics o antagomires y proporcionar liberación sostenida durante días a semanas. La modificación superficial con polietileno glucocol (PEG) reduce la limpieza por el sistema reticulopentelial, mientras que la conjugación con nanopartida
  • Extracelular vesicles and exosomes: Nanóvesis naturalmente secretas derivadas de células madre mesenquimales, células inmunes o incluso líneas celulares diseñadas ofrecen una plataforma de entrega biocompatible y baja inmunogenicidad. Los exosomas se pueden cargar con carga miRNA por electroporación, por transfección de células productoras, o por medio de transmisión
  • vectores víricos: Los virus asociados (AAV) y los entivirus pueden expresarse de manera estable los transgénes de miRNA, proporcionando efectos terapéuticos sostenidos de una dosis única. Los serotipos AAV con mutación para el hígado, el páncreas o el tejido adiposo pueden ser seleccionados para restringir la expresión al órgano viral deseado.

Progreso Preclínico y Traducción Clínica

La mayoría de las intervenciones basadas en miRNA para la inflamación relacionada con la diabetes siguen en la etapa preclínica, pero el oleoducto avanza rápidamente. Un número creciente de estudios en los modelos murino han reportado mejoras en la tolerancia a la glucosa, sensibilidad a la insulina y complicaciones de la diabetes después de la modulación de miRNA. Varios grupos han demostrado que la entrega sistémica de miR‐146a mimics o anti-155 antagomir pueden reducir los parámetros de inflamación y mejorar la inflamación.

Algunos ensayos clínicos de fase temprana están explorando biomarcadores de miRNA para complicaciones diabéticas, estableciendo las bases para la estratificación paciente y monitoreo farmacodinámico. Sin embargo, ningún tratamiento terapéutico de miRNA ha entrado en ensayos clínicos específicamente para la inflamación diabética.El precedente más cercano viene de la oncología y la enfermedad infecciosa, donde las drogas de miRNA ya se han probado en humanos. [LT22 Opiniones]

Un ejemplo notable es el anti-miR‐122 fármaco miravirsen, que completó los ensayos de fase 2 para la hepatitis C con un perfil de seguridad favorable. Más recientemente, cobomarsen (anti-miR-155) fue probado en pacientes con linfoma cutáneo de células T y mostró tolerabilidad aceptable. Estas experiencias han proporcionado importantes percepciones sobre la farmacocinética, regímenes de dosificación y perfiles de toxicidad de antrógeno adaptados LNA.

Desafíos en el camino a la clínica

A pesar de la promesa de la terapia con el miRNA, hay que superar varios obstáculos antes de que estos tratamientos puedan llegar a los pacientes con diabetes. Los retos más apremiantes implican la especificidad de la entrega, efectos no deseados, inmunogenicidad y seguridad a largo plazo.

La entrega específica de los receptores de los receptores sigue siendo el obstáculo más grande. La mayoría de las terapias de miRNA administradas sistémicamente se acumulan predominantemente en el hígado y el bazo, con distribución limitada a tejidos sensibles a la insulina como el tejido adiposo, el músculo esquelético y los islotes pancreáticos.

Los efectos de los dispositivos son una preocupación porque cada miRNA regula múltiples ARN. Incluso un antagomir o mimic altamente específico puede perturbar la fisiología celular normal al afectar objetivos no deseados. Por ejemplo, inhibir el miR‐21, que está implicado tanto en la fibrosis como en el cáncer, podría aumentar teóricamente el riesgo de formación del tumor mediante el objetivo de inmunológico

Inmunogenicidad] surge de las modificaciones químicas utilizadas para estabilizar los tratamientos terapéuticos de miRNA. Los vínculos de fosforotiados y los LNA, al tiempo que mejora la resistencia a la nucleasa, pueden desencadenar respuestas inmunitarias a través de receptores de Toll-like, lo que conduce a la liberación de citocinas y la inflamación.

La seguridad a largo plazo] es particularmente importante para la diabetes, una enfermedad crónica que requiere tratamiento sostenido durante décadas. La supresión crónica de los miRNAs relacionados con la inmune podría aumentar la susceptibilidad a las infecciones o menoscabar la inmunidad adaptativa. Se necesitan estudios longitudinales en primates no humanos para evaluar los efectos de la administración repetida, y los ensayos clínicos tendrán que incluir un control cuidadoso de la función inmune y las tasas de infección.

]Heterogeneidad de pacientes añade otra capa de complejidad. Los perfiles de expresión de MiRNA varían ampliamente entre individuos basados en genética, estadio de enfermedad, dieta, medicamentos y exposiciones ambientales. Un enfoque de un tamaño-beneficio para la terapia de miRNA es poco probable que tenga éxito.

Futuros Direcciones e Innovaciones Emergentes

El campo de la terapéutica miRNA está evolucionando rápidamente, con varias tendencias emergentes acelerando el progreso. Una dirección importante es el desarrollo de la terapéutica RNA programable y multi-targeting. En lugar de apuntar a un solo miRNA, los investigadores están diseñando construcciones que simultáneamente modulan múltiples miRNAs o combinan miRNA apuntando con el silencia mRNA.

Los enfoques de edición de genes también están entrando en la imagen. La tecnología CRISPR-Cas9 puede utilizarse para eliminar genes específicos de miRNA in vivo, proporcionando una modulación permanente en lugar de transitoria. Mientras que la seguridad y ética de la edición de microscopía siguen siendo controversiales, la edición de células somáticas, por ejemplo, la interrupción del locus miR‐21 en los riñones de pacientes pre-PR

Combinación con inmunoterapia] representa otra frontera. En la diabetes tipo 1, los tratamientos terapéuticos de miRNA podrían ser emparejados con inducción de tolerancia específica de antígeno o terapia de células T reguladora para detener la destrucción autoinmunitaria mientras preservan la función inmunitaria. En la diabetes tipo 2, el tratamiento antiinflamatorio basado en miRN podría complementar los agonistas de receptores GLP-1 o las redes inhibidores SGLT2 que inflamatorios

La integración de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático en el descubrimiento de medicamentos de miRNA también está ganando impulso. Los modelos computacionales entrenados en grandes conjuntos de datos de interacciones de miRNA-target, perfiles de expresión de tejidos y resultados clínicos pueden predecir qué ligaduras de miR son más adecuados para la intervención terapéutica en poblaciones específicas de pacientes.

Conclusión: Una nueva frontera en el tratamiento de la diabetes

La terapia con microRNA ofrece un enfoque fundamentalmente nuevo para gestionar la inflamación crónica que impulsa la progresión y las complicaciones de la diabetes. Al apuntar a las redes reguladoras que controlan la expresión flamatoria del gen, las intervenciones basadas en miRNA pueden alcanzar un nivel de precisión imposible con las drogas convencionales pequeñas o anticuerpos. La capacidad de modular simultáneamente múltiples objetivos dentro de una vía (o a través de vías interconectadas) proporciona una amplitud terapéutica que se adapta.

El campo ya ha avanzado desde el descubrimiento básico a la validación preclínica, con múltiples candidatos de miRNA que muestran eficacia en modelos animales de inflamación diabética, nefropatía y miocardiopatía. La próxima década será fundamental para traducir estos hallazgos en realidad clínica. Avances en tecnología de entrega, particularmente el refinamiento de LNPs y portadores exosome-based, será esencial para lograr efectos de detección e minimización de riguros.

La epidemia de diabetes global sigue creciendo, la necesidad de terapias antiinflamatorias seguras, eficaces y duraderas nunca ha sido mayor. Los tratamientos microrNA no sustituirán la insulina u otros medicamentos que disminuyen la glucosa, pero tienen el potencial de complementar los tratamientos existentes abordando la causa de progresión de la enfermedad sin precedentes.