Uma nova forma física de proteínas desenvolvida por pesquisadores da Universidade do Texas em Austin poderia melhorar drasticamente os tratamentos para câncer e outras doenças, bem como superar alguns dos maiores desafios na terapêutica:entrega de medicamentos aos pacientes com segurança, facilmente e de forma mais eficaz.

A estratégia de formulação de proteínas, desenvolvido por professores e alunos do Departamento de Engenharia Química da Escola de Engenharia Cockrell, é sem precedentes e oferece uma abordagem nova e universal para a entrega de medicamentos - uma que pode revolucionar o tratamento do câncer, artrite e doenças infecciosas.

"Acreditamos que esta descoberta de uma nova forma altamente concentrada de proteínas - grupos de moléculas de proteínas individuais - é uma inovação disruptiva que pode transformar a forma como lutamos contra as doenças, "disse Keith P. Johnston, professor de engenharia química e membro da National Academy Engineering. "É necessária a integração de contribuições desafiadoras em ciência e engenharia fundamentais de três de nossos grupos de pesquisa de engenharia química."

A pesquisa, liderado por Johnston, O professor de engenharia química Thomas M. Truskett e a professora assistente Jennifer Maynard, foi publicado online recentemente antes de uma versão impressa que aparecerá em breve no ACS Nano Diário.

"O verdadeiro desafio no desenvolvimento de terapias é como distribuí-las aos pacientes." Maynard disse.

Tipicamente, Os biofármacos protéicos são administrados por via intravenosa em concentrações diluídas em um hospital ou clínica. Cientistas e engenheiros há muito tentam produzir drogas seguras em concentrações mais altas, para que um paciente pudesse autoinjetar os medicamentos em casa, semelhante a uma injeção de insulina. Mas fazer isso foi impedido pelo fato de que as proteínas, em formulações de alta concentração, formam agregados que podem ser perigosos para os pacientes e géis que não podem ser injetados.

A equipe de pesquisa da Cockrell School introduziu uma nova forma física de proteínas, em que as proteínas são embaladas em altamente concentradas, aglomerados de tamanho nanométrico que podem passar por uma agulha em um paciente para tratar doenças. A nova composição evita as armadilhas das tentativas anteriores porque as proteínas das drogas são agrupadas tão densamente que não se desdobram ou formam agregados perigosos.

"Este conceito físico geral para formar altamente concentrado, ainda estável, dispersões de proteínas é uma nova direção importante na ciência de proteínas, "Disse Johnston.

Um avanço importante veio em 2004, quando Truskett previu que drogas baseadas em proteínas em solução seriam estáveis ​​se pudessem ser formuladas em concentrações ultra-altas. Naquela hora, Johnston tinha nanopartículas de proteína concentrada estável, mas não sabia como dispersá-las em uma forma injetável.

Em 2009, a equipe formou nanoclusters de proteína em água simplesmente ajustando adequadamente o pH (para reduzir a carga de proteína) e adicionando açúcar para aglomerar as moléculas de proteína. Após diluição ou injeção subcutânea em um camundongo, as proteínas se separam de volta em moléculas individuais estáveis ​​com atividade biológica. Uma vez injetado, a proteína na corrente sanguínea ataca células-alvo e tumores de forma semelhante à proteína administrada por meio de terapia IV. Para fornecer um roteiro para melhorar o design de nanoclusters, estudantes de graduação em engenharia química, Andrea Miller e Ameya Borwankar trabalharam com Truskett e Johnston para desenvolver uma nova teoria termodinâmica.

Outro avanço para a equipe veio em 2009, quando um sênior de engenharia química, Brian Wilson, criou uma dispersão transparente de proteína extremamente concentrada, que mais tarde se descobriu ser formado por nanoclusters.

"Por meio das discussões de Brian sobre a pesquisa dentro e fora da sala de aula, vários alunos de graduação da UT estão agora percebendo as enormes oportunidades que têm de contribuir para a ciência, engenharia e saúde humana quando se envolvem em projetos de pesquisa, "Disse Johnston.

Desde que a pesquisa começou em 2004, três pedidos de patentes foram depositados no Escritório de Comercialização de Tecnologia da universidade.