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– Nem sempre é fácil fazer com que as moléculas de uma substância ativa cheguem onde precisam estar no corpo e para o interior das células, mantendo-as intactas. Isso ocorre porque algumas dessas moléculas decaem rapidamente e muitas delas – incluindo moléculas de RNA – não são prontamente captadas pelas células. Se forem usados como substâncias ativas, precisam de um sistema de administração.
Courtesy ETH by Fabio Bergamin: Nas vacinas COVID baseadas em mRNA, por exemplo, o RNA é empacotado em uma nanopartícula lipídica. Uma desvantagem disso é que as nanopartículas lipídicas não são estáveis por muito tempo à temperatura ambiente. Nos últimos anos, Tom Edwardson, um cientista sênior do Departamento de Química e Biociências Aplicadas da ETH Zurich, desenvolveu uma capa protetora exclusiva na qual as moléculas de RNA podem ser facilmente empacotadas e protegidas. É uma gaiola de proteína em nanoescala composta por 24 proteínas idênticas.
Por causa de seu tamanho pequeno, essa gaiola não pode absorver uma molécula de mRNA inteira, como as nanopartículas lipídicas usadas nas vacinas COVID atuais. Em vez disso, a gaiola de proteína de Edwardson acomoda moléculas de RNA menores – conhecidas como pequenos RNA interferentes – que permitem a inibição sistemática de genes individuais nas células.
Fácil de carregar
As gaiolas de proteína, que são muito fáceis de produzir em bactérias usando a biotecnologia. “Grupos de 24 proteínas individuais se organizam em cubos. Foi alucinante a primeira vez que o vi ”, diz Edwardson. E enquanto outras camadas de moléculas protetoras, como nanopartículas de lipídios, acabam tendo tamanhos diferentes quando são fabricadas, as gaiolas de proteína têm exatamente o mesmo formato e tamanho. “Isso é ideal, pois o tamanho influencia as propriedades dos medicamentos – por exemplo, se as células os absorvem e como o fazem”, explica o químico.
Outra vantagem das gaiolas de proteína sobre outras opções para proteger pequenas moléculas de substância ativa é que elas podem ser facilmente armazenadas em temperatura ambiente por meses – sem necessidade de refrigeração. Finalmente, as gaiolas em forma de cubo têm uma pequena abertura em todos os lados, facilitando o carregamento dos “bens” moleculares para o transporte: as gaiolas de proteína podem ser fabricadas em grandes quantidades e posteriormente preenchidas com a carga desejada. “Eles podem até ser preenchidos com drogas de RNA específicas do paciente”, ressalta Edwardson.
Para quimioterapia também
Para desenvolver os invólucros da proteína, Edwardson usou uma estrutura de proteína sintética existente que outros cientistas desenvolveram e mudou a sequência de componentes das proteínas em várias posições-chave. O objetivo era terminar com vários átomos carregados positivamente no interior da gaiola. As moléculas de RNA têm carga negativa, o que significa que são puxadas automaticamente pelas aberturas da gaiola de proteínas por atração elétrica. “Nossas gaiolas são um exemplo típico de engenharia de proteínas. Hoje somos capazes de modificar proteínas especificamente para criar novos objetos moleculares ”, diz Edwardson.
Desde então, ele aprimorou ainda mais a gaiola de proteína, revestindo o interior com uma camada de surfactante. Isso permite que moléculas insolúveis em água, como terapêuticas anticâncer, também sejam transportadas para o interior. No futuro, ele espera modificar o exterior das gaiolas de maneiras específicas, tornando possível controlar em quais células somáticas as gaiolas de proteína entram. A ETH Zurich entrou com duas patentes nas gaiolas de proteína da Edwardson.
Ele e seus colegas estão agora planejando criar um spin-off para desenvolver ainda mais as gaiolas e prepará-las para o mercado. “O ambiente na Suíça é ideal para fundar uma empresa”, diz ele. Ele gostaria de ficar aqui de qualquer maneira – também para estar perto das boas oportunidades de escalada nas montanhas.
Além disso, ele ensina a seus colegas mais jovens do grupo de pesquisa como é importante fazer outra coisa além do trabalho. E que as pessoas devem viajar enquanto são jovens e que não há mal nenhum em fazer uma pausa entre um programa de graduação e um programa de doutorado para trabalhar. “Não me arrependo de trabalhar como professor, pois aprendi muito lá que ainda hoje me beneficia.”
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