(PhysOrg.com) - Cerca de cinco anos atrás, A professora Janet Sawicki do Instituto Lankenau, na Pensilvânia, leu um artigo sobre nanopartículas desenvolvidas por Robert Langer, do MIT, para terapia genética, a inserção de genes em células vivas para o tratamento de doenças. Sawicki estava trabalhando no tratamento do câncer de ovário, entregando - por meio de vírus - o gene para a toxina da difteria, que mata as células tumorais.

“Eu estava trabalhando com adenovírus para entregar DNA, e eu estava tendo problemas para usá-los, ”Diz Sawicki. “O problema com os vírus é que eles podem produzir uma resposta imunológica séria no hospedeiro, o que pode ser letal. ”

Depois de ler sobre as nanopartículas, Sawicki mandou um e-mail para Langer, um professor do MIT Institute e engenheiro químico, para indagar sobre o lançamento de um projeto de terapia gênica com as nanopartículas. “Achei que seriam perfeitos para o que estava tentando fazer, ”Ela lembra. A colaboração resultante levou a um potencial tratamento promissor para o câncer de ovário, uma das formas mais mortais de câncer. Este Verão, os dois laboratórios relataram que a terapia genética fornecida por nanopartículas suprimiu com sucesso o crescimento do tumor ovariano em camundongos.

As nanopartículas, feito de polímeros biodegradáveis, oferecem uma chance de superar um dos maiores obstáculos para cumprir a promessa da terapia genética:os vírus freqüentemente usados ​​para transportar genes para o corpo podem colocar os pacientes em perigo. Além disso, as partículas criadas no laboratório de Langer agora rivalizam com a eficiência dos vírus na entrega de sua carga de DNA.

Mais testes são necessários para confirmar a segurança das partículas em humanos, mas porque são sintéticos, há menos chance de provocarem uma resposta imunológica prejudicial, diz Daniel Anderson, um cientista pesquisador no laboratório de Langer.

Um vírus artificial

Existem quase 1, 000 ensaios clínicos em andamento nos Estados Unidos envolvendo terapia genética, para doenças incluindo câncer, doenças cardiovasculares e distúrbios neurológicos. Contudo, nenhum tratamento de terapia gênica foi aprovado nos Estados Unidos.

Vírus, o veículo de entrega de genes mais comumente usado, são uma escolha lógica, uma vez que os vírus são construídos para injetar seu próprio DNA nas células hospedeiras. Mas depois da morte de 1999 de um estudante do ensino médio matriculado em um ensaio de terapia genética na Universidade da Pensilvânia, alguns pesquisadores mudaram seu foco para portadores não virais.

Anderson iniciou o projeto de nanopartículas no laboratório de Langer há cerca de 10 anos, logo após terminar seu doutorado em reparo de DNA bacteriano. Embora Anderson tenha achado o tópico de sua tese "cientificamente interessante, não teve um impacto imediato para mim. Queria ver se conseguia chegar mais perto da medicina. ” Ele pediu a ajuda do químico David Lynn, um pós-doutorado no laboratório de Langer, agora um professor da Universidade de Wisconsin, para construir longas cadeias de polímeros biodegradáveis ​​(grandes moléculas compostas de subunidades repetidas) conhecidos como poli (beta-amino ésteres).

Quando esses polímeros sintéticos são misturados com DNA, eles se juntam espontaneamente para formar nanopartículas. O complexo polímero-DNA pode agir como um vírus artificial, entrega de DNA funcional quando injetado no ou próximo ao tecido-alvo.

Existem infinitas sequências possíveis para tais polímeros, e pequenas variações podem tornar um polímero mais ou menos eficiente na entrega de DNA. Anderson e outros no laboratório de Langer desenvolveram uma maneira de automatizar a produção de um grande número de partículas com pequenas variações e as técnicas de triagem usadas para determinar a eficácia das partículas.

“Em vez de tentar fazer o polímero perfeito, fazemos milhares, ”Diz Anderson. Isso aumenta as chances de os pesquisadores encontrarem uma nanopartícula que faça o que eles querem.

“Se você puder tentar uma ou duas coisas a cada seis meses, pode demorar um pouco para encontrar algo que funcione. Mas se você pode tentar dezenas de milhares de coisas, suas chances de sucesso são muito maiores, e isso vale para qualquer local, ”Diz Langer.

Melhorando a eficiência

One drawback to non-viral vectors is that they are not as efficient as viruses at integrating their DNA payload into the target cell’s genome, says Leaf Huang, professor in the School of Pharmacy at the University of North Carolina. Contudo, in the past several years, advances by Langer and others have improved that efficiency by several orders of magnitude.

“Non-viral vectors are now comparable to viral vectors, em alguns casos, ” says Huang, whose research focuses on delivering genes surrounded by a fatty membrane. “They have come a long way compared to 10 years ago.”

Both viral and non-viral methods could eventually prove useful and safe, says gene therapy researcher Katherine High, who is part of a team that recently used viral gene therapy to restore some sight to children suffering from a congenital retinal disease.

“It’s been a slow road, ” says High, a professor at the University of Pennsylvania Medical School, but over the past 20 years scientists have made much progress in managing the safety issues posed by viral vectors.

The ovarian cancer treatment developed at MIT and the Lankenau Institute has been successful in animal studies but is not yet ready for clinical trials. Such trials could get under way in a year or two, says Anderson. Enquanto isso, he and others in Langer’s lab are exploring other uses for their nanoparticles. Last month, the researchers reported using the particles to boost stem cells’ ability to regenerate vascular tissue (such as blood vessels) by equipping them with genes that produce extra growth factors.

“We’ve had success with gene delivery using these nanoparticles, so we thought they might be a safer, temporary way to modify stem cells, ” says Anderson.

Provided by Massachusetts Institute of Technology (news :web)