p A primeira comparação direta de técnicas de triagem in vitro e in vivo para identificar nanopartículas que podem ser usadas para transportar moléculas terapêuticas para dentro das células mostra que o teste em placas de laboratório não ajuda muito a prever quais nanopartículas entrarão com sucesso nas células de animais vivos. p O novo estudo demonstrou as vantagens de uma técnica de código de barras de DNA in vivo, que anexa pequenos fragmentos de DNA a diferentes nanopartículas à base de lipídios que são então injetadas em animais vivos; mais de cem nanopartículas podem ser testadas em um único animal. As técnicas de sequenciamento de DNA são então usadas para identificar quais nanopartículas entram nas células de órgãos específicos, tornando as partículas candidatas a terapias genéticas de transporte para tratar assassinos como doenças cardíacas, câncer e doença de Parkinson.

p A técnica tradicional para identificar nanopartículas promissoras examina como as partículas entram nas células vivas mantidas em placas de laboratório. Para comparar as novas e antigas técnicas de triagem, os pesquisadores adicionaram nanopartículas com código de barras a células vivas em pratos de laboratório, e injetou nanopartículas com códigos de barras idênticos em modelos de animais vivos. Eles não encontraram quase nenhuma correlação entre as nanopartículas identificadas como promissoras nos testes de laboratório e aquelas que realmente tiveram um bom desempenho nos ratos.

p "O código de barras do DNA tem o potencial de fazer avançar a ciência da seleção de nanopartículas para a entrega de terapias genéticas, "disse James Dahlman, um professor assistente no Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter da Georgia Tech and Emory University e o investigador principal do estudo. "Usando esta técnica, empresas e laboratórios acadêmicos poderiam escolher nanopartículas promissoras com muito mais eficiência. Isso pode acelerar a taxa em que as terapias baseadas em nanopartículas entram na clínica, enquanto reduz a quantidade de testes em animais necessários. "

p A pesquisa, que é apoiado pelo National Institutes of Health, o Instituto de Pesquisa do Câncer, Cystic Fibrosis Foundation e Parkinson's Disease Foundation, foi relatado em 28 de fevereiro no jornal Nano Letras . A pesquisa foi conduzida por cientistas do Instituto de Tecnologia da Geórgia e da Emory University.

p Terapias genéticas, como aqueles feitos de DNA ou RNA, enfrentam desafios por causa da dificuldade em entregar o ácido nucléico às células certas. Nas últimas duas décadas, os cientistas vêm desenvolvendo nanopartículas feitas de uma ampla gama de materiais e adicionando compostos como o colesterol para ajudar a transportar esses agentes terapêuticos para as células. Mas o desenvolvimento de transportadores de nanopartículas foi retardado pelos desafios de testá-los, primeiro em cultura de células para identificar nanopartículas promissoras, e mais tarde em animais. Com milhões de combinações possíveis, identificar as nanopartículas ideais para atingir cada órgão tem sido impressionante.

p O uso de fitas de DNA de apenas 58 nucleotídeos para identificar cada partícula de maneira única permite aos pesquisadores pular a triagem da cultura celular - e testar cem ou mais tipos diferentes de nanopartículas simultaneamente em apenas um punhado de animais.

p "Se você quisesse testar 200 nanopartículas da maneira tradicional, você precisaria de 600 ratos - três para cada tipo de nanopartícula, "disse Dahlman." Usando a técnica de código de barras de DNA, que chamamos de Análise Conjunta de DNA Rápida de Nanopartículas (JORDAN), somos capazes de fazer o teste em apenas três animais. "

p O estudo examinou a entrada de nanopartículas em células endoteliais e macrófagos para o estudo in vitro, e o mesmo tipo de células do pulmão, coração e medula óssea para o componente in vivo. Os dois tipos de células são importantes para uma ampla gama de sistemas de órgãos do corpo e desempenham papéis ativos em doenças que podem ser alvos de terapias com ácido nucléico. O estudo comparou como as mesmas 281 nanopartículas de lipídios entregaram os códigos de barras em pratos de laboratório e em animais vivos.

p "Não havia capacidade preditiva entre os testes de laboratório e os testes em animais, "Disse Dahlman." Se os testes in vitro tivessem sido bons preditores, então as partículas que se saíram bem no prato também teriam se saído bem nos animais, e as partículas que se saíram mal no prato também teriam se saído mal nos animais. Nós não vimos nada disso. "

p A equipe de pesquisa, liderado pelos co-primeiros autores Kalina Paunovska e Cory D. Sago, também estudou como a entrega de nanopartículas muda com o microambiente de tipos de tecidos específicos. Por isso, eles quantificaram como 85 nanopartículas entregaram códigos de barras de DNA a oito populações de células no baço, e descobriram que os tipos de células derivados de progenitores mieloides tendiam a ser direcionados por nanopartículas semelhantes.

p Os pesquisadores estão interessados ​​não apenas em quais nanopartículas fornecem a terapêutica mais eficaz, mas também que pode entregá-los seletivamente a órgãos específicos. Terapêutica direcionada a tumores, por exemplo, deve ser administrado apenas ao tumor e não aos tecidos circundantes. Da mesma forma, a terapêutica para doenças cardíacas deve se acumular seletivamente no coração.

p As sequências de código de barras de DNA de fita simples usadas na técnica são aproximadamente do mesmo tamanho que os oligonucleotídeos antisense, microRNA e siRNA sendo desenvolvidos para possíveis usos terapêuticos. Outras terapêuticas baseadas em genes são maiores, e pesquisas adicionais seriam necessárias para determinar se a técnica poderia ser usada com eles.

p Uma vez que as nanopartículas promissoras são identificadas com a triagem, eles seriam submetidos a testes adicionais para verificar sua capacidade de administrar a terapêutica. Para evitar a possibilidade de fusão de nanopartículas, apenas estruturas que são estáveis ​​em ambientes aquosos podem ser testadas com esta técnica. Apenas nanopartículas não tóxicas podem ser rastreadas, e os pesquisadores devem controlar a inflamação potencial gerada pelo DNA inserido.

p "As terapias com ácido nucleico são uma promessa considerável para o tratamento de uma série de doenças graves, "disse Dahlman." Esperamos que esta técnica seja amplamente utilizada no campo, e que, em última análise, trará mais clareza sobre como essas drogas afetam as células - e como podemos levá-las aos locais certos no corpo. "