p Pesquisadores das universidades Johns Hopkins e Northwestern descobriram como controlar a forma das nanopartículas que movem o DNA pelo corpo e mostraram que as formas dessas transportadoras podem fazer uma grande diferença em como funcionam no tratamento do câncer e de outras doenças. p Este estudo, a ser publicado na edição online de 12 de outubro da revista Materiais avançados , também é digno de nota porque essa técnica de terapia genética não usa um vírus para transportar DNA para as células. Alguns esforços de terapia genética que dependem de vírus apresentam riscos à saúde.

p "Essas nanopartículas podem se tornar um veículo de entrega mais seguro e eficaz para a terapia genética, visando doenças genéticas, câncer e outras doenças que podem ser tratadas com a medicina genética, "disse Hai-Quan Mao, professor associado de ciência de materiais e engenharia na Johns Hopkins 'Whiting School of Engineering.

p Mao, co-autor correspondente do Materiais avançados artigo, vem desenvolvendo nanopartículas não virais para terapia gênica há uma década. Sua abordagem envolve a compressão de fragmentos saudáveis ​​de DNA dentro de revestimentos de polímero protetor. As partículas são projetadas para fornecer sua carga genética apenas depois de se moverem pela corrente sanguínea e entrarem nas células-alvo. Dentro das células, o polímero se degrada e libera DNA. Usando este DNA como modelo, as células podem produzir proteínas funcionais que combatem doenças.

p Um grande avanço neste trabalho é que Mao e seus colegas relataram que foram capazes de "sintonizar" essas partículas em três formas, semelhante a hastes, vermes e esferas, que imitam as formas e tamanhos das partículas virais. "Pudemos observar essas formas no laboratório, mas não entendemos totalmente por que eles assumiram essas formas e como controlar bem o processo, "Disse Mao. Essas questões são importantes porque o sistema de entrega de DNA que ele imagina pode exigir algo específico, formas uniformes.

p Para resolver este problema, Mao procurou ajuda há cerca de três anos de colegas da Northwestern. Enquanto Mao trabalha em um laboratório úmido tradicional, os pesquisadores da Northwestern são especialistas em conduzir experimentos semelhantes com poderosos modelos de computador.

p Erik Luijten, professor associado de ciência de materiais e engenharia e de matemática aplicada na Escola McCormick de Engenharia e Ciências Aplicadas da Northwestern e co-autor do artigo, liderou a análise computacional das descobertas para determinar por que as nanopartículas se formaram em diferentes formas.

p "Nossas simulações de computador e modelo teórico forneceram uma compreensão mecanicista, identificar o que é responsável por essa mudança de forma, "Luijten disse." Agora podemos prever precisamente como escolher os componentes das nanopartículas, se quisermos obter uma determinada forma. "

p O uso de modelos de computador permitiu à equipe de Luijten imitar experimentos de laboratório tradicionais em um ritmo muito mais rápido. Essas simulações de dinâmica molecular foram realizadas no Quest, Sistema de computação de alto desempenho da Northwestern. Os cálculos eram tão complexos que alguns deles exigiam 96 processadores de computador trabalhando simultaneamente por um mês.

p Em seu jornal, os pesquisadores também queriam mostrar a importância das formas das partículas na aplicação da terapia genética. Os membros da equipe realizaram testes em animais, todos usando os mesmos materiais particulados e o mesmo DNA. A única diferença estava na forma das partículas:hastes, vermes e esferas.

p "As partículas em forma de verme resultaram em 1, 600 vezes mais expressão gênica nas células do fígado do que nas outras formas, "Disse Mao." Isso significa que a produção de nanopartículas nesta forma particular pode ser a maneira mais eficiente de fornecer terapia genética a essas células.

p Os formatos de partículas usados ​​nesta pesquisa são formados pelo empacotamento do DNA com polímeros e sua exposição a várias diluições de um solvente orgânico. Aversão do DNA ao solvente, com a ajuda do polímero projetado pela equipe, faz com que as nanopartículas se contraiam em uma determinada forma com um "escudo" ao redor do material genético para protegê-lo de ser eliminado pelas células do sistema imunológico.