p A medicina moderna é amplamente baseada no tratamento de pacientes com drogas de "pequenas moléculas", que incluem analgésicos como aspirina e antibióticos como a penicilina. p Essas drogas prolongaram a vida humana e tornaram facilmente tratáveis ​​muitas doenças potencialmente fatais, mas os cientistas acreditam que a nova abordagem de entrega de medicamentos em nanoescala pode oferecer ainda mais progresso. A entrega de RNA ou DNA a células específicas oferece a promessa de ativar ou desativar genes seletivamente, enquanto os dispositivos em nanoescala que podem ser injetados ou implantados no corpo podem permitir aos médicos direcionar drogas para tecidos específicos durante um período de tempo definido.

p "Há uma compreensão crescente da base biológica das doenças, e uma compreensão crescente dos papéis que certos genes desempenham nas doenças, "diz Daniel Anderson, o Samuel A. Goldblith Professor Associado de Engenharia Química e membro do Instituto de Engenharia Médica e Ciência do MIT e do Instituto David H. Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer. "A questão é, 'Como podemos tirar vantagem disso?' "

p Pesquisadores no laboratório de Anderson, assim como muitos outros no MIT, estão trabalhando em novas maneiras de entregar RNA e DNA para tratar uma variedade de doenças. O câncer é o principal alvo, mas as entregas de material genético também podem ajudar com muitas doenças causadas por genes defeituosos, incluindo doença de Huntington e hemofilia. "Existem muitos genes que pensamos se pudéssemos apenas desligá-los ou ligá-los, pode ser terapêutico, "Anderson diz.

p Um caminho promissor é a interferência de RNA (RNAi), um processo de ocorrência natural que permite que as células sintonizem sua expressão gênica. Cadeias curtas de RNA chamadas siRNA interceptam e destroem o RNA mensageiro antes que ele possa transportar instruções de construção de proteínas do DNA para o resto da célula. Os cientistas esperam que, ao criar seu próprio siRNA para atingir genes específicos, eles serão capazes de desligar genes que causam doenças.

p Contudo, esse potencial ainda não foi realizado devido aos desafios de entregar o siRNA com segurança aos tecidos certos e evitar outros tecidos. Usar vírus é uma possibilidade, mas é uma opção que acarreta alguns riscos de segurança, muitos pesquisadores agora estão investigando veículos de distribuição sintética de material genético.

p O laboratório de Anderson está desenvolvendo materiais chamados lipidoides, moléculas gordurosas que podem envolver e entregar fitas de siRNA. Estudos têm mostrado que esses materiais podem efetivamente entregar RNA e encolher tumores em animais; Os pesquisadores do MIT estão trabalhando agora em desenvolvê-los para testes em humanos. Essas partículas podem entregar muitas sequências de RNA de uma vez, permitindo aos pesquisadores almejar vários genes. "Muitas dessas doenças, em particular o câncer, são complicados e podem exigir o desligamento de vários genes, ou desligar alguns genes e alguns genes, "Anderson diz.

p Anderson também está usando uma técnica chamada origami de ácido nucléico para dobrar DNA e RNA em estruturas adequadas para alvejar células cancerosas. Origami de ácido nucléico, desenvolvido nos últimos anos, permite um controle extremamente preciso sobre a localização de cada átomo dentro de uma estrutura, algo que é difícil de conseguir com outros tipos de nanopartículas, Anderson diz.

p Em um estudo de 2012 envolvendo ratos, Anderson mostrou que nanopartículas de DNA dobradas marcadas com folato acumuladas em células de câncer de ovário, que expressam muito mais receptores de folato em suas superfícies do que células saudáveis.

p Abordagem multifacetada

p Paula Hammond, o professor de engenharia David H. Koch e membro do Koch Institute, também está desenvolvendo novos materiais para o fornecimento de RNA e medicamentos tradicionais. Usando sua técnica de montagem camada por camada, ela está criando nanopartículas que incorporam camadas de vários tipos de RNA, ou combinar RNA com um medicamento de quimioterapia.

p Este ataque multifacetado poderia permitir aos pesquisadores projetar tratamentos que cortassem muitas das possíveis rotas de fuga das células tumorais. "Estamos muito interessados ​​em procurar combinações que envolvam RNAi que derruba a capacidade das células de neutralizar o ataque de quimioterapia, "Hammond diz.

p A pesquisa de Hammond nesta área agora está focada no câncer, mas a abordagem também pode servir para tratar a inflamação produzida por doenças infecciosas, ela diz. "Com RNAi, a abordagem é bastante modular, e depois de entender quais genes você precisa para impactar, você pode trabalhar para direcioná-los, "Hammond diz.

p O laboratório de Hammond também está trabalhando em revestimentos para dispositivos médicos que podem secretar drogas úteis, hormônios ou fatores de crescimento. Um desses projetos envolve o revestimento de implantes de quadril com camadas que secretam fatores de crescimento ósseo. Em estudos com animais, ela mostrou que esses revestimentos podem promover o crescimento do osso natural, e uma adesão mais forte entre os implantes de quadril e o próprio osso do corpo. Se o trabalho se traduzir em uso clínico humano, poderia permitir que os implantes de quadril durassem mais e reduzir a necessidade de cirurgias adicionais para substituir os implantes.

p Hammond também está trabalhando em materiais que promovem a cicatrização de feridas por meio da liberação pré-programada de fatores de crescimento de bandagens e curativos, e no ultrafino, revestimentos transparentes para lentes de reposição de catarata que liberam drogas antiinflamatórias.

p Entrega e diagnóstico

p Michael Cima, o professor de engenharia David H. Koch, e Robert Langer, o professor do Instituto David H. Koch, ambos membros do Instituto Koch, estão trabalhando em dispositivos em nano e microescala que podem ser implantados no corpo para liberar medicamentos ou diagnosticar doenças.

p Vários anos atrás, Cima e Langer começaram a trabalhar em um chip implantável que pode dispensar remédios dentro do corpo, mas que é controlado sem fio de fora do corpo. Em ensaios clínicos no ano passado, a empresa que desenvolve o chip para uso comercial mostrou que ele pode fornecer com segurança doses precisas de um medicamento para osteoporose que normalmente é administrado por injeção.

p A empresa que desenvolve o chip, MicroCHIPS Inc., agora está encolhendo o dispositivo e aumentando o número de reservatórios de drogas no chip (a versão usada no teste do ano passado tinha 20 poços). Isso pode permitir que o dispositivo seja usado por períodos de tempo muito mais longos - até 30 anos, Cima diz. Isso permitiria que ele servisse como uma glândula artificial, liberando hormônios conforme necessário, ele diz, especialmente se um sensor pudesse ser incorporado para alertar o chip quando liberar uma dose.

p Esse dispositivo pode ser útil para muitas doenças endócrinas. "Doenças do crescimento, o desenvolvimento e a reprodução são áreas onde existem necessidades significativas não atendidas, ou terapias que são muito difíceis de implementar, "Cima diz.

p Cima também está trabalhando em dispositivos de diagnóstico que podem ajudar a monitorar a resposta do tumor ao tratamento, ou detectar se alguém teve um ataque cardíaco. Sua estratégia é fazer testes originalmente desenvolvidos para uso in vitro (onde uma amostra é removida do corpo e testada em um laboratório), e, em vez disso, coloque o dispositivo de detecção dentro do corpo. Esses dispositivos de diagnóstico seriam implantados em conjunto com um procedimento médico.

p Por exemplo, quando há suspeita de câncer, uma biópsia é feita em um paciente. A Cima agora está desenvolvendo dispositivos que podem ser implantados no local do tumor durante a biópsia e posteriormente usados ​​para monitorar o nível de oxigênio ou acidez, Ambos revelam informações importantes sobre como a doença deve ser tratada e se o tratamento está funcionando.

p Outro sensor que ele desenvolveu usa nanopartículas magnéticas, alojado em um disco de 8 milímetros implantado na pele, para detectar três proteínas que são liberadas durante um ataque cardíaco. Qualquer pessoa que apareça em um hospital com dor no peito é testada para essas proteínas, mas os resultados podem parecer inconclusivos porque as proteínas são secretadas em momentos diferentes. O sensor, que é lido usando imagem de ressonância magnética (MRI), pode ser implantado em pacientes com alto risco de ataque cardíaco, tornando muito mais fácil para os médicos determinarem se eles tiveram um.

p Todos os seus projetos, Cima diz, são motivados pelo desejo de melhorar o atendimento médico aos pacientes. "Estamos fazendo isso porque podemos fazer alguma tecnologia legal, mas mais importante, estamos fazendo isso porque há uma necessidade clinicamente significativa, " ele diz. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.