Os médicos hoje têm um arsenal de mais de 200 medicamentos à sua disposição para o tratamento de uma variedade de cânceres - 68 medicamentos foram aprovados apenas entre 2011 e 2016. Mas muitos agentes quimioterápicos apresentam desafios teimosos:eles causam efeitos colaterais graves porque matam células saudáveis, além das células cancerosas; algumas formas de câncer desenvolvem resistência a drogas; e muitas dessas quimioterapias, sendo pouco solúvel em água, demonstrar baixa biodisponibilidade, resultando em distribuição subótima de drogas às células cancerosas.

Uma solução potencial reside na combinação sinérgica de um medicamento quimioterápico com material genético projetado para neutralizar os genes malévolos que conferem resistência a esse medicamento, entre outras funções.

Embora existam vários exemplos de genes duplos sintéticos e veículos de entrega de drogas, novos materiais híbridos desenvolvidos no laboratório da Escola de Engenharia Tandon da NYU usam proteínas facilmente modificáveis ​​para fornecer uma combinação química dupla:eles combinam um "contêiner" de lipídios para a transfecção - o transporte de carga através de uma membrana celular - e um para fazer cápsula de proteína que pode ligar pequenas moléculas quimioterapêuticas e ácidos nucleicos.

Desenvolvido por uma equipe liderada pelo Professor Associado Tandon de Engenharia Química e Biomolecular da NYU Jin Kim Montclare, que também atua como Professor Afiliado de Química no College of Arts and Sciences da NYU, e um professor afiliado de biomateriais na NYU College of Dentistry, além de ser afiliado à SUNY Downstate como Professor de Bioquímica - o material híbrido de lipídio-proteína, chamado de lipoproteoplex, compreende uma macromolécula de proteína supercarregada em espiral e um agente de transfecção disponível comercialmente denominado Lipofectamine 2000.

Como os pesquisadores projetaram a macromolécula de proteína com extensas cargas positivas na superfície e um núcleo hidrofóbico, pode ser facilmente enfeitado com RNA de interferência curto (siRNA) de carga negativa - uma ferramenta poderosa para suprimir genes que invocam a resistência aos medicamentos e propagam estados de doença - ao mesmo tempo que serve como um eficiente, e redução da toxicidade, carryall para o agente quimioterápico hidrofóbico doxorrubicina.

Em pesquisa publicada em Biomacromoléculas , um jornal da American Chemical Society, a equipe detalha como o lipoproteoplex exposto a amostras da linha celular de câncer de mama MCF-7 entregou mais doxorrubicina às células-alvo do que o Lipofectamine 2000 sozinho, resultando em uma diminuição substancial na viabilidade das células MCF-7. Eles também demonstraram que a macromolécula híbrida foi altamente bem-sucedida na transfecção de siRNA, silenciando o gene em 60 por cento.

Montclare disse que um dos principais benefícios do novo lipoproteoplex é a facilidade de modificação, um trunfo para pesquisadores que estudam células cujo comportamento geneticamente invocado muda com o tempo e difere de acordo com a linhagem celular e o paciente. Em vez de um sistema de componentes combinados, o lipoproteoplex permite aos pesquisadores trocar uma proteína supercarregada ou componente lipídico e qualquer número de siRNA para abordar uma linha celular específica e tipo de droga.

"Ao contrário de outras atividades na produção de genes duplos e sistemas de entrega de drogas, esta abordagem não requer procedimentos tediosos de síntese química; em vez disso, podemos biossintetizar qualquer variante da proteína supercharged, ", disse ela." Isso permite a substituição de diferentes moléculas de siRNA e drogas quimioterápicas para atender às necessidades do laboratório. "

Em um trabalho recente sobre materiais híbridos à base de proteína, Montclare e seus colaboradores combinaram uma proteína supercharged projetada com o reagente de transfecção Fugene. A combinação exibiu uma melhoria oito vezes maior na eficiência de transfecção de DNA em comparação com Fugene sozinho, com citotoxicidade desprezível.

Montclare está investigando os mecanismos que permitem que esses lipoproteoplexos entreguem genes e drogas de maneira eficaz em diferentes linhagens celulares.