Em experimentos em ratos e camundongos, dois cientistas da Johns Hopkins - um engenheiro e um oftalmologista - relatam o uso bem-sucedido de nanopartículas para fornecer terapia genética para doenças oculares que causam cegueira. Uma grande molécula de engenharia exclusiva permite aos pesquisadores compactar grandes feixes de DNA terapêutico para serem entregues nas células do olho.

A pesquisa, descrito em 3 de julho em Avanços da Ciência , fornece evidências do valor potencial da terapia genética fornecida por nanopartículas para tratar a degeneração macular relacionada à idade úmida - uma doença ocular caracterizada pelo crescimento anormal dos vasos sanguíneos que danifica o tecido sensível à luz na parte posterior do olho - bem como mais raro, doenças cegantes hereditárias da retina.

Muitas abordagens de terapia gênica dependem de vetores virais, que usam a capacidade natural do vírus de transportar material genético para as células. Contudo, vírus criam uma resposta imunológica, o que evita a repetição da dosagem, e o mais comumente usado para terapia gênica ocular não pode carregar genes grandes.

"Algumas das degenerações retinais hereditárias mais prevalentes são devidas a mutações em grandes genes que simplesmente não se encaixam no vetor viral mais comumente usado, "diz Peter Campochiaro, M.D., o professor de oftalmologia Eccles da Johns Hopkins University School of Medicine, e membro do Instituto Johns Hopkins Medicine Wilmer Eye.

Para superar essas limitações, Campochiaro e Jordan Green, Ph.D., desenvolveu uma nova abordagem envolvendo um polímero biodegradável que envolve e compacta longos trechos de DNA, criando nanopartículas que podem entrar nas células. Essa tecnologia permite aos pesquisadores converter as células do olho em minifábricas para uma proteína terapêutica.

Para primeiro testar se as nanopartículas poderiam atingir suas células-alvo, os pesquisadores carregaram as nanopartículas com um gene para uma proteína fluorescente que faz com que as células se iluminem como um bastão luminoso.

Esta molécula brilhante permitiu aos pesquisadores determinar a localização, quantidade e duração da expressão gênica alcançável com as nanopartículas.

Eles descobriram que mesmo oito meses após o tratamento, a maioria das células sensíveis à luz nos olhos dos ratos brilhavam, mostrando que as nanopartículas efetivamente depositaram o gene fluorescente nas células.

Próximo, os pesquisadores montaram um experimento semelhante, desta vez usando as nanopartículas para transportar um gene biologicamente relevante para o olho. Eles carregaram as nanopartículas com um gene para o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), que é responsável pelo crescimento de vasos sanguíneos anormais em pessoas com degeneração macular úmida.

Os pesquisadores injetaram nos olhos de 30 ratos as nanopartículas portadoras do gene VEGF e determinaram os efeitos na retina. dois e cinco meses após a injeção. Um mês após a injeção, cada rato testado desenvolveu vasos sanguíneos anormais sob e dentro da retina, como aqueles vistos em pacientes com degeneração macular úmida. Os vasos sanguíneos anormais eram mais extensos dois e cinco meses após a injeção, e havia cicatriz associada sob a retina semelhante à observada na degeneração macular úmida crônica não tratada.

"Esses resultados mostram que os genes entregues pelas nanopartículas permaneceram ativos dentro das células por vários meses, "diz Campochiaro.

Finalmente, para testar a capacidade de uma nanopartícula de entregar um gene terapêutico para a doença, os pesquisadores usaram ratos geneticamente modificados para desenvolver uma forma de degeneração macular úmida semelhante à dos humanos. Os pesquisadores carregaram as nanopartículas com um gene que produz uma proteína que neutraliza o VEGF.

Atualmente, os médicos injetam essas proteínas que bloqueiam as proteínas VEGF nos olhos de pessoas com degeneração macular, um tratamento que ajuda a controlar o crescimento excessivo de anormais, vasos sanguíneos com vazamento. Mas esse procedimento deve ser repetido com frequência e é oneroso para os pacientes e seus cuidadores.

Três semanas após a injeção de nanopartículas contendo o gene para a proteína anti-VEGF, os ratos tiveram uma redução de 60% nos vasos sanguíneos anormais quando comparados aos ratos de controle. O mesmo efeito foi observado 35 dias depois.

"Esses resultados são extremamente promissores, "diz Jordan Green, Ph.D., professor de engenharia biomédica na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins. "Temos a capacidade de alcançar as células mais significativamente afetadas pela doença degenerativa dos olhos com tratamentos não virais que podem permitir que o olho crie suas próprias terapias sustentadas."

Estima-se que 1,6 milhão de pessoas nos EUA com degeneração macular recebem drogas injetáveis ​​no olho a cada quatro a seis semanas. Um tratamento de terapia genética pode fornecer uma maneira para o tecido do olho prevenir uma deterioração adicional da visão com apenas alguns tratamentos iniciais. As doenças genéticas que causam cegueira podem ser tratadas de forma semelhante, introduzindo versões funcionais de genes que as mutações herdadas foram desativadas.