p A nanotecnologia pode um dia fornecer um veículo inalado para entregar genes terapêuticos direcionados para aqueles que sofrem de doenças pulmonares com risco de vida. Os pesquisadores podem ter descoberto o primeiro sistema de entrega de genes que penetra de forma eficiente na barreira de muco das vias aéreas humanas difícil de romper do tecido pulmonar. p Pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins, Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Universidade Johns Hopkins, e a Universidade Federal do Rio de Janeiro, no Brasil, projetaram uma nanopartícula carregada de DNA que pode atravessar a barreira de muco que cobre as vias aéreas condutoras do tecido pulmonar - provando o conceito, eles dizem, que genes terapêuticos podem um dia ser entregues diretamente aos pulmões em níveis suficientes para tratar a fibrose cística (FC), doença de obstrução pulmonar crônica, asma e outras doenças pulmonares com risco de vida.

p "Para nosso conhecimento, este é o primeiro sistema de entrega de genes biodegradáveis ​​que penetra de forma eficiente na barreira de muco das vias aéreas humanas do tecido pulmonar, "diz o autor do estudo Jung Soo Suk, Ph.D., um engenheiro biomédico e membro do corpo docente do Center for Nanomedicine do Wilmer Eye Institute em Johns Hopkins. Um relatório sobre o trabalho apareceu no Proceedings of the National Academy of Sciences em 29 de junho.

p A barreira de muco protege materiais estranhos e bactérias de entrar e / ou infectar os pulmões. Em pulmões saudáveis, a matéria inalada fica normalmente presa no muco das vias aéreas e, subsequentemente, é removida dos pulmões por meio de atividades de batimento dos cílios, ou pequeno, fios semelhantes a cabelos, ao estômago para ser eventualmente degradado. Infelizmente, Suk notes, este mecanismo de proteção essencial também impede muitas terapias inaladas, incluindo medicina baseada em genes, de alcançar seu alvo.

p Os experimentos de sua equipe com muco das vias aéreas humanas e pequenos animais, Suk acrescenta, foram concebidos como um estudo de prova de conceito demonstrando que colocar genes corretivos ou de substituição ou drogas dentro de um "invólucro" de nanopartículas biodegradáveis ​​feito pelo homem que os pacientes inalam pode penetrar a barreira de muco e um dia ser usado para tratar doenças pulmonares graves. O que mais, porque uma única dose pode, teoricamente, durar vários meses, os pacientes experimentariam menos efeitos colaterais comuns aos medicamentos que devem ser tomados regularmente por longos períodos de tempo.

p Suk diz que seu trabalho com nanopartículas surgiu de esforços fracassados ​​para fornecer tratamentos para pessoas com doenças pulmonares. Em pacientes com FC, por exemplo, eles experimentam um acúmulo de muco em excesso causado por batimento ciliar prejudicado, resultando em um terreno fértil ideal para infecção bacteriana crônica e inflamação. Esse processo patogênico não só piora a qualidade de vida dos pacientes - e muitas vezes os coloca em situações de risco de vida - mas também torna o muco das vias aéreas mais difícil de superar por nanopartículas terapêuticas inaladas.

p A maioria dos medicamentos existentes para a FC ajuda a eliminar infecções, mas não resolve os problemas subjacentes da doença. Algumas drogas aprovadas recentemente e projetadas para atacar a causa subjacente da FC requerem tratamento diário por toda a vida e podem beneficiar apenas uma subpopulação de pacientes com tipos específicos de mutações. Ainda este estudo, Suk notes, demonstrou que a entrega de cópias normais de genes relacionados ao CF ou genes corretivos por meio de nanopartículas carregadas de DNA que penetram no muco pode mediar a produção de normais, proteínas "funcionais" de longo prazo. Isso poderia eventualmente se tornar uma terapia eficaz para os pulmões dos pacientes, independentemente do tipo de mutação.

p A data, ninguém foi capaz de descobrir como entregar com eficiência esses genes aos pulmões, Suk diz, observando que experimentos usando vírus desativados para carregá-los se mostraram ineficientes e caros, e pode levar a efeitos colaterais graves. Além disso, o corpo pode desenvolver resistência a esses sistemas de entrega baseados em vírus, tornando o mecanismo de entrega discutível.

p Alternativamente, numerosos não virais, os sistemas sintéticos foram amplamente testados. Contudo, pesquisas anteriores haviam mostrado que a maioria dos não virais, Nanopartículas carregadas de DNA possuem carga positiva que as fez aderir a ambientes biológicos carregados negativamente, neste caso, o muco que cobre as vias respiratórias do pulmão. Em outras palavras, nanopartículas convencionais são muito pegajosas para evitar interações indesejadas fora do alvo durante sua jornada em direção às células-alvo. Avançar, essas partículas tendem a se agregar rapidamente em condições fisiológicas, tornando-os grandes demais para penetrar na malha de muco das vias aéreas.

p Por seu design, a equipe desenvolveu um método simples para revestir densamente as nanopartículas com um polímero não pegajoso chamado PEG, neutralizou a carga e criou um exterior antiaderente. Eles mostraram que essas nanopartículas retêm seus tamanhos em um ambiente fisiológico e são capazes de penetrar rapidamente no muco das vias aéreas humanas recém-coletadas de pacientes que visitam o Programa de Fibrose Cística Adulta da Johns Hopkins, dirigido por Michael Boyle, um co-autor do artigo. A equipe também tornou todo o sistema de entrega biodegradável para que não se acumulasse dentro do corpo.

p Para testar se o sistema fornece transferência de genes eficiente para os pulmões dos animais, os pesquisadores os embalaram com um gene que produz proteínas geradoras de luz, uma vez distribuídas nas células-alvo. Eles demonstraram que a entrega inalada dos genes através das nanopartículas que penetram no muco resultou na produção generalizada da proteína em níveis superiores ao padrão-ouro, plataformas não virais, incluindo um sistema clinicamente testado. Além disso, eles mostraram que os pulmões tratados se iluminaram por até quatro meses após uma única dose.

p "Com uma dose, você pode obter a expressão do gene, ou seja, produção de proteínas terapêuticas - por vários meses, "Suk diz, acrescentando que as nanopartículas não parecem mostrar quaisquer efeitos adversos, como o aumento da inflamação pulmonar.

p Suk e sua equipe alertam que mais estudos em animais são necessários para confirmar e refinar seu estudo de prova de conceito, e que o tratamento de doenças humanas com terapias nanoparticuladas está a anos de distância.