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– A nano-portadora segura entrega medicamentos diretamente às células
Cortesia TUM: Os medicamentos costumam ter efeitos colaterais indesejados. Uma razão é que eles atingem não apenas as células prejudiciais às quais se destinam, mas também atingem e têm um impacto sobre as células saudáveis. Pesquisadores da Technical University of Munich (TUM), trabalhando em conjunto com o KTH Royal Institute of Technology em Estocolmo, desenvolveram um nano-portador estável para medicamentos. Um mecanismo especial garante que os medicamentos sejam liberados apenas nas células doentes usando DNA sintetico..
O corpo humano é composto por bilhões de células. No caso do câncer, o genoma de várias dessas células é alterado patologicamente, de modo que as células se dividem de maneira descontrolada. A causa das infecções por vírus também é encontrada nas células afetadas. Durante a quimioterapia, por exemplo, drogas são usadas para tentar destruir essas células. No entanto, a terapia afeta todo o corpo, danificando também as células saudáveis e resultando em efeitos colaterais que às vezes são bastante graves.
Uma equipe de pesquisadores liderada pelo Prof. Oliver Lieleg, Professor de Biomecânica e membro da Escola de BioEngenharia TUM Munich, e pelo Prof. Thomas Crouzier do KTH, desenvolveu um sistema de transporte que libera os agentes ativos dos medicamentos apenas nas células afetadas. “Os portadores da droga são aceitos por todas as células”, explica Lieleg. “Mas apenas as células doentes devem ser capazes de desencadear a liberação do agente ativo.”
O DNA sintético mantém os portadores da droga fechados
Os cientistas mostraram agora que o mecanismo funciona em sistemas de modelos de tumor baseados em culturas de células. Primeiro eles embalaram os ingredientes ativos. Para isso, usaram as chamadas mucinas, principal ingrediente do muco encontrado, por exemplo, nas membranas mucosas da boca, estômago e intestinos. As mucinas consistem em um fundo de proteína ao qual as moléculas de açúcar são acopladas. “Uma vez que as mucinas ocorrem naturalmente no corpo, as partículas de mucina abertas podem mais tarde ser decompostas pelas células”, diz Lieleg.
Outra parte importante do pacote também ocorre naturalmente no corpo: o ácido desoxirribonucléico (DNA), o portador de nossa informação genética. Os pesquisadores criaram estruturas de DNA sinteticamente com as propriedades que desejavam e ligaram quimicamente essas estruturas às mucinas. Se o glicerol for adicionado à solução que contém as moléculas de DNA da mucina e o ingrediente ativo, a solubilidade das mucinas diminui, elas se dobram e encerram o agente ativo. As fitas de DNA se ligam umas às outras e assim estabilizam a estrutura de forma que as mucinas não podem mais se desdobrar.
A fechadura da chave
Image: Uli Benz / TUM
As partículas estabilizadas com DNA só podem ser abertas pela “chave” certa para liberar mais uma vez as moléculas do agente ativo encapsulado. Aqui, os pesquisadores usam o que são chamadas de moléculas de microRNA. O RNA ou ácido ribonucléico tem uma estrutura muito semelhante à do DNA e desempenha um papel importante na síntese de proteínas do corpo; também pode regular outros processos celulares.
“As células cancerosas contêm cadeias de microRNA cuja estrutura conhecemos com precisão”, explica Ceren Kimna, principal autora do estudo. “Para usá-los como chaves, modificamos a fechadura de acordo, projetando meticulosamente os filamentos de DNA sintético que estabilizam nossas partículas portadoras de medicamentos.” As fitas de DNA são estruturadas de tal forma que o microRNA pode se ligar a elas e, como resultado, quebrar as ligações existentes que estão estabilizando a estrutura. Os filamentos de DNA sintético nas partículas também podem ser adaptados a estruturas de microRNA que ocorrem com outras doenças, como diabetes ou hepatite.
A aplicação clínica do novo mecanismo ainda não foi testada; investigações laboratoriais adicionais com sistemas de modelos de tumor mais complexos são necessárias primeiro. Os pesquisadores também planejam investigar a modificação deste mecanismo para liberar agentes ativos, a fim de melhorar as terapias existentes contra o câncer.
Publicações: Ceren Kimna, Theresa Monika Lutz, Hongji Yan, Jian Song, Thomas Crouzier e Oliver Lieleg: DNA Strands desencadeiam a liberação intracelular de drogas de nanocarreadores baseados em mucina, ACS Nano
DOI: 10.1021 / acsnano.0c04035
Mais Informações: O laboratório do Prof. Lieleg faz parte da Escola de BioEngenharia de Munique (MSB). Este centro de pesquisa interdisciplinar TUM é a instituição universitária mais multidisciplinar da Europa focada na interface entre medicina, engenharia e ciências naturais.
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