a entrega de proteínas saudáveis ​​diretamente nas células humanas para substituir proteínas com mau funcionamento - é considerada uma das abordagens mais diretas e seguras para o tratamento de doenças. Mas sua eficácia tem sido limitada pela baixa eficiência de entrega e pela pouca estabilidade das proteínas, que são freqüentemente quebrados e digeridos pelas enzimas proteases das células antes de atingirem o alvo pretendido.

No que poderia sinalizar um grande avanço na terapêutica de proteínas, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UCLA Henry Samueli desenvolveram uma nova plataforma de entrega intracelular que usa nanocápsulas compostas de um núcleo de proteína única com uma casca de polímero fina que pode ser projetada para degradar ou permanecer estável com base no ambiente celular .

A pesquisa deles foi publicada em 29 de dezembro na edição de janeiro de 2010 da revista. Nature Nanotechnology e atualmente está disponível online.

"Para proteínas em geral, é muito difícil atravessar a membrana celular. A protease geralmente irá digeri-lo, tornando a estabilidade um problema, "disse o principal autor do estudo, Yunfeng Lu, um professor de engenharia química e biomolecular da UCLA. "Aqui, conseguimos usar esta nova tecnologia para estabilizar a proteína, tornando muito fácil atravessar a membrana celular, permitindo que a proteína funcione corretamente uma vez dentro da célula. Esta é uma das nossas maiores conquistas. "

Nanocápsulas são recipientes submicroscópicos compostos de um núcleo oleoso ou aquoso - neste caso, uma única proteína - rodeado por um fino, membrana de polímero permeável com aproximadamente várias a dezenas de nanômetros de espessura. As membranas das nanocápsulas usadas no novo método de entrega UCLA podem se degradar ou permanecer intactas, dependendo do tamanho dos substratos moleculares com os quais sua proteína embutida deve interagir.

Nanocápsulas não degradáveis ​​são mais estáveis, e pequenos substratos moleculares podem se difundir prontamente para a proteína embutida no interior. A pele não degradável da cápsula, entretanto, protege a carga de ataques de protease e estabiliza a proteína de outros fatores, como temperaturas e níveis de pH variáveis.

Contudo, uma pele não degradável também pode impedir que substratos de maior peso molecular atinjam a proteína incorporada. Para que a proteína seja capaz de interagir com um grande substrato, uma pele degradável também pode ser usada.

Quando a nanocápsula de proteína é absorvida pela célula, ele permanecerá dentro do endossomo inicialmente. Os endossomos geralmente têm níveis de pH mais baixos do que o ambiente celular externo; o pH mais baixo desencadeia a degradação da camada de polímero da pele, liberando a carga de proteína intracelularmente.

A equipe de pesquisa, liderado pelo co-autor do estudo Yi Tang, um professor de engenharia química e biomolecular da UCLA, também demonstrou que essas camadas de pele também podem ser degradadas pela incorporação de componentes que são sensíveis a proteases. Esta abordagem também permitirá uma entrega mais direcionada das proteínas.

O novo estudo mostrou que várias proteínas agora podem ser entregues às células com alta eficiência e atividade, mas baixa toxicidade, permitindo aplicações potenciais em terapias de proteína, vacinas, imagem celular, rastreamento de tumor, terapias de câncer e até cosméticos.

"Cobrir a carga útil da proteína com um invólucro polimérico fornece estabilidade adicional na circulação, onde há uma abundância de proteases para degradar a proteína nua, "disse Lily Wu, professor de farmacologia médica e molecular na Escola de Medicina David Geffen da UCLA e autor do estudo. "Isso será claramente vantajoso para melhorar a eficácia da entrega.

"Avançar, a capacidade de entregar carga intracelularmente e de controlar a liberação da carga de proteína por pH ou outros parâmetros ambientais é muito importante, "ela disse." Melhorando a segurança, eficiência e entrega direcionada de carga útil de proteína é o Santo Graal da medicina moderna. Esta nova tecnologia é promissora em todos esses aspectos e é por isso que é tão emocionante para mim. "

"Agora mesmo, muitas proteínas terapêuticas disponíveis agem apenas fora da célula porque tem sido difícil entregar as proteínas dentro da célula, "disse Tatiana Segura, um professor de engenharia química e biomolecular da UCLA e um co-autor do estudo.

A equipe espera que a nova tecnologia sirva como uma plataforma de entrega para qualquer tipo de proteína ou droga proteica. Apesar do estudo, quando submetido originalmente, descreveram o uso da tecnologia com cinco proteínas diferentes, no curto espaço de tempo desde, a equipe se expandiu para mais de duas dúzias de proteínas diferentes.

"Acho que o próximo passo importante é aplicar essa tecnologia de forma relevante, modelo de doença pré-clínica, "Disse Wu." Com base nos resultados promissores de eficiência aprimorada de entrega nas células, Eu prevejo maior eficácia em modelos animais pré-clínicos também.

"A longo prazo, a esperança é desenvolver novas tecnologias que possam fazer a diferença na vida dos pacientes, ", disse ela." Sinto-me extremamente feliz por poder colaborar com este grupo de elite de engenheiros químicos neste projeto emocionante. "