Com drogas direcionadas e terapias genéticas, encontrar as células-alvo é apenas metade da batalha. Uma vez que esses agentes alcançam a superfície da célula, eles ainda precisam entrar e fazer seu trabalho.

Pesquisadores da Universidade de Illinois dizem que agora sabem como rastrear e mapear os veículos de entrega de drogas e genes para avaliar quais são mais eficazes na infiltração de células e chegar a seus alvos, visão que pode orientar o desenvolvimento de novos agentes farmacêuticos. Os pesquisadores descreveram seu sistema de rastreamento e suas descobertas sobre os veículos de entrega mais eficazes na revista Nature Communications .

As terapias gênicas têm se mostrado promissoras em cultura de células e estudos com animais, mas têm sido menos eficazes em ensaios clínicos, disse o líder do estudo Andrew Smith, professor de bioengenharia da Universidade de I. Esta classe de produtos farmacêuticos, chamados biológicos, são diferentes dos medicamentos tradicionais, pois precisam ser anexados a agentes de entrega especializados, como nanopartículas ou proteínas, para alcançar seus alvos celulares pretendidos.

Sua falta de eficácia decorre de sua dificuldade em atingir alvos dentro das células, e os obstáculos que os impedem são mal compreendidos, Smith disse.

"Temos esses modelos realmente excelentes que nos dizem como funcionam as drogas clássicas, mas não há nenhum modelo que funcione para esses novos produtos biológicos que precisam de algum mecanismo adicional para serem entregues às células. Esta tem sido uma parte importante que faltava na medicina farmacêutica, "Disse Smith." Se não entendermos os mecanismos do problema, não podemos resolver isso. Agora podemos identificar por que isso acontece e descobrir como superar os principais gargalos, o que nunca foi possível. "

O grupo de Smith combinou duas ferramentas de imagem para rastrear e medir como diferentes agentes de entrega entraram nas células cancerosas humanas e de camundongo. Os pesquisadores usaram imagens de molécula única, o que lhes permite observar moléculas individuais ao longo do tempo, e pontos quânticos, que agem como minúsculos faróis dentro das células. Isso permitiu que os pesquisadores vissem, contar e rastrear todos os agentes de entrega que entraram na célula.

Eles descobriram que as moléculas que são muito carregadas são hábeis em entrar nas células, mas não conseguem alcançar seus alvos pretendidos uma vez dentro.

"O DNA é realmente carregado, o que é lamentável, porque essa é uma das principais coisas que as pessoas estão tentando entregar às células, "Smith disse." Vemos que ele gruda em tudo e não chega ao seu alvo. "

Contudo, moléculas que são completamente equilibradas em carga - uma classe chamada zwitterions - se difundem por toda a célula e podem ter acesso a todo o seu maquinário.

"Isso nos dá algumas regras de design para melhores maneiras de entregar genes e proteínas às células. Devemos evitar certos recursos e priorizar outros - especialmente superfícies de alta estabilidade e zwitteriônicas, "Smith disse." Qualquer pessoa que trabalhe nesta área agora pode usar esta tecnologia de rastreamento para analisar novos tipos de agentes de entrega. Nós apenas olhamos para um punhado de tipos de células em nosso estudo, focando no câncer, mas essas ferramentas podem avaliar qualquer novo agente desenvolvido para qualquer tipo de célula. Você só precisa de um microscópio óptico de fluorescência de alta qualidade, e todos os principais institutos de pesquisa os têm. "

O estudo usou agentes de entrega "vazios" - aqueles sem carga terapêutica anexada - então a próxima etapa é usar o sistema para rastrear os agentes que realmente entregam drogas ou genes e observar os mecanismos ao longo de cada etapa da via de entrega de drogas, Smith disse.

"Estamos cada vez mais perto de resolver o problema da entrega de células. Isso tem sido algo que limita a medicina e a terapia genética há um século, "disse Smith, que também é professor na Carle Illinois College of Medicine. "Eu acho que a capacidade de rastrear e analisar a entrega nas células será um grande impulso para a indústria farmacêutica à medida que desenvolve esses tipos de terapêutica."