p Um novo processo de triagem pode acelerar drasticamente a identificação de nanopartículas adequadas para a entrega de RNA terapêutico em células vivas. A técnica permitiria aos pesquisadores rastrear centenas de nanopartículas de uma vez, identificar os órgãos nos quais eles se acumulam - e verificar se eles podem entregar com sucesso uma carga de RNA em células vivas. p Com base no trabalho conhecido como "DNA barcoding, "a técnica insere fragmentos únicos de DNA em até 150 nanopartículas diferentes para testes simultâneos. As nanopartículas são então injetadas em modelos animais e podem viajar para órgãos como o fígado, baço ou pulmões. As técnicas de sequenciamento genético identificam então quais nanopartículas marcadas com DNA atingiram órgãos específicos.

p Em um artigo publicado em 1º de outubro na revista Proceedings of the National Academy of Sciences , uma equipe de pesquisa descreveu levar o processo um passo adiante para verificar se as nanopartículas entraram nas células de órgãos específicos. Além do código de barras do DNA, os pesquisadores inseriram em cada nanopartícula um fragmento de mRNA que é transformado em uma proteína conhecida como "Cre". A proteína Cre gera um brilho vermelho, identificar células em que as nanopartículas entraram e administraram com sucesso o mRNA da droga, permitindo aos pesquisadores identificar quais nanopartículas podem entregar drogas de RNA às células de órgãos específicos.

p "Esta técnica, conhecido como Fast Indication of Nanoparticle Discovery (FIND), nos permitirá identificar a transportadora certa com muito mais rapidez e menos custos do que conseguimos fazer no passado, "disse James E. Dahlman, professor assistente no Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter da Georgia Tech and Emory University. "Como resultado, as chances de sermos capazes de encontrar portadores para tecidos específicos devem aumentar dramaticamente. "

p A técnica FIND substituiria a triagem in vitro, que tem sucesso limitado na identificação de portadores de nanopartículas para as terapias genéticas. A pesquisa foi financiada pelo National Institutes of Health, e da Cystic Fibrosis Research Foundation, a Fundação da Doença de Parkinson e o Programa Bayer Hemophilia Awards.

p As terapias baseadas em RNA e DNA podem abordar uma ampla gama de doenças de base genética, incluindo aterosclerose, onde tais terapias podem reverter o acúmulo de placas nas artérias. Nanopartículas usadas para entregar RNA e DNA nas células são feitas de vários ingredientes cujos níveis podem ser variados, criando o potencial para dezenas de milhares de nanopartículas diferentes. Encontrar a combinação certa desses ingredientes para atingir células específicas exigiu extensos processos de descoberta de tentativa e erro que limitaram o uso de terapias de RNA e DNA.

p O uso do processo de codificação de DNA permite que centenas de possíveis combinações de nanopartículas sejam testadas simultaneamente em um único animal, mas até agora, os pesquisadores só puderam dizer que a combinação atingiu órgãos específicos. Ao examinar quais células dentro dos órgãos têm o brilho vermelho, eles agora podem verificar se as nanopartículas carregavam os códigos de barras e entregavam drogas de mRNA funcionais às células.

p No papel, os pesquisadores relatam a descoberta de duas nanopartículas que entregam de forma eficiente siRNA, sgRNA e mRNA para células endoteliais no baço. Os pesquisadores acreditam que sua técnica pode fornecer RNA e DNA terapêuticos a uma ampla variedade de tipos de células endoteliais, e talvez também ao sistema imunológico e outros tipos de células.

p "O campo foi capaz de entregar drogas genéticas de forma funcional ao fígado, e agora estamos tentando usar nossa tecnologia para fornecer a diferentes órgãos e tipos de células para permitir terapias para tratar todos os tipos de células que estão no fígado, "disse Cory Sago, o primeiro autor do artigo e um Ph.D. candidato no laboratório de Dahlman. "Agora que temos um sistema que nos permite sondar essas questões em um nível de resolução muito específico, agora queremos ir atrás de outros tipos de células de uma maneira mais eficiente. "

p Dahlman espera colocar a nova tecnologia em uso rapidamente.

p "Esperamos pegar projetos que normalmente exigiriam anos e concluir vários deles nos próximos 12 meses, "disse ele." FIND pode ser usado para transportar todos os tipos de drogas de ácido nucléico para as células. Isso pode incluir pequenos RNAs, grandes RNAs, DNAs pequenos e DNAs grandes - muitos tipos diferentes de drogas genéticas que agora estão sendo desenvolvidos em laboratórios de pesquisa. "

p Os desafios técnicos à frente incluem demonstrar que a identificação de uma afinidade por órgãos de camundongos prediz quais partículas funcionarão no corpo humano, e que a abordagem funciona para diferentes classes de terapias genéticas.

p Experimentalmente, O laboratório de Dahlman produz as nanopartículas em três estações de formulação que requerem cerca de 90 segundos para produzir cada uma das 250 ou mais amostras utilizadas. As nanopartículas resultantes são então examinadas quanto ao tamanho adequado - 40 a 80 nanômetros de diâmetro - antes de serem purificadas e esterilizadas para injeção nos animais.

p Depois de três dias, Os pesquisadores separam as células que estão brilhando em vermelho e sequenciam os fragmentos de DNA nelas para identificar quais composições químicas tiveram mais sucesso em entrar nas células de órgãos específicos. As composições químicas mais promissoras são usadas para desenvolver um novo lote de nanopartículas candidatas para uma nova rodada de triagem, que leva cerca de uma semana para ser concluído.

p "Queremos desenvolver as melhores partículas que pudermos, "Sago disse." Cada um dos componentes é importante, e trabalhamos para obter cada componente certo para o tipo de célula em que estamos interessados. É necessária muita otimização. "