p Uma variedade de nanopartículas são projetadas para a entrega de drogas direcionadas, mas, infelizmente, apenas uma proporção muito pequena das nanopartículas injetadas atinge o local alvo, como tumores sólidos. A razão por trás da baixa eficiência de direcionamento é freqüentemente considerada uma "caixa preta" e, portanto, foi pouco explorada por muitos anos. p Recentemente, uma equipe de pesquisa internacional liderada por Yuya Hayashi do Departamento de Biologia Molecular e Genética (MBG), Universidade Aarhus, demonstrou a beleza de embriões de peixe-zebra em nanobioimagem que pode visualizar interações dinâmicas entre nanopartículas e células de interesse em um organismo vivo (veja outro artigo "O peixe-zebra permite que você veja o destino biológico das nanopartículas in vivo").

p Agora, em parceria com pesquisadores do Centro Interdisciplinar de Nanociências (iNANO), Yuya busca responder aos mistérios não resolvidos da bionanociência - o primeiro da linha é o conceito de identidade biológica, que explica como as células reconhecem nanopartículas por meio de uma "coroa" de proteínas que envolve cada partícula. Este conceito foi provado pela primeira vez em um organismo vivo pelo uso de embriões de peixe-zebra, descobrindo o que acontece com as nanopartículas injetadas no sangue.

p Amigo ou inimigo? Como os sistemas biológicos reconhecem as nanopartículas

p "O que a célula vê na bionanociência" é uma das primeiras publicações que definiu como uma coroa de proteínas se forma em torno de uma nanopartícula e como essa coroa de proteína implica na necessidade de repensar a maneira como olhamos para as nanopartículas em um ambiente biológico. De uma extensa pesquisa na última década, agora entendemos que dois efeitos opostos contribuem principalmente para a absorção de nanopartículas pelas células. Em geral, a proteína corona evita que a superfície das nanopartículas interações físicas diretas com a membrana celular. Contudo, e se a proteína corona apresentar um sinal que desencadeia uma interação biológica específica com receptores implantados na membrana celular? Isso é algo que a célula vê e, portanto, confere uma identidade biológica à nanopartícula.

p Agora, os pesquisadores da Universidade de Aarhus forneceram a primeira evidência "visual" da notável contribuição da proteína corona para a depuração de nanopartículas do sangue, o que acarretou resultados adversos no modelo de embrião de peixe-zebra. A equipe de pesquisa usou uma fonte de proteínas incompatível com a espécie para a formação da corona para criar uma identidade biológica "não-própria" e traçou a jornada das nanopartículas viajando pelo sangue e até seu destino final - endolisossomos na célula. Isso revelou captação e acidificação surpreendentemente rápida das nanopartículas por células endoteliais necrófagas (equivalente funcional às células endoteliais sinusoidais do fígado em mamíferos), seguido por ativação pró-inflamatória de macrófagos (veja o filme apresentado na página do grupo de Yuya).

p "Parece uma ideia maluca injetar nanopartículas com proteínas de outro animal, "disse Yuya, "mas, por exemplo, nanomedicinas inspiradas em biomoléculas são testadas em um modelo de camundongo sem preocupações particulares com a combinação incompatível de espécies. Ou então algumas pessoas espertas humanizam o mouse para cuidar do problema de compatibilidade das espécies. Na verdade, mesmo no nível de cultura de células, as nanopartículas ainda são rotineiramente testadas, seguindo a tradição de usar suplemento de soro derivado de vacas, embora se saiba que as interações nanopartícula-proteína são um fator chave para a absorção celular. "

p "O que torna esse tipo de experimento um tanto desafiador é, "adiciona o primeiro autor Hossein Mohammad-Beigi, "para reter ao máximo a proteína corona original em um organismo vivo. Se a corona pré-formada for rapidamente trocada por proteínas endógenas do sangue, a hipótese testada torna-se inválida. Fizemos alguns esforços para caracterizar a corona da proteína para garantir que as nanopartículas preservem a identidade biológica não própria. "

p Ver para crer - o modelo do peixe-zebra pode oferecer o que os modelos de roedor não podem

p A maior vantagem do modelo do peixe-zebra é seu poder em imagens multicoloridas em tempo real, em que múltiplas combinações de traçadores de fluorescência e proteínas repórter podem ser visualizadas em uma configuração simples em alta resolução espaço-temporal. Isso oferece uma nova oportunidade entre sistemas de cultura de células menos realistas e experimentos com roedores mais desafiadores, como a microscopia intravital.

p "Usando culturas de células, aprendemos muito sobre como as células reconhecem nanopartículas em vez de agregados dinâmicos de proteínas, mas nunca foi testado em uma situação mais realista, "Yuya explica." Com o estabelecimento do modelo do peixe-zebra, finalmente adquirimos um meio de explorar melhor essa questão em um organismo vivo. Foi uma abordagem simples com um cenário extremo testado em um sistema muito complexo, mas acredito que agora estamos um passo mais perto de entender o que a proteína corona pode realmente significar para as nanopartículas. Em um ambiente rico em proteínas, nanopartículas podem usar uma máscara que lhes dá uma identidade biológica, e seu não-eu pode torná-los inimigos. O que define o grau de não-eu? Nós vamos, é a próxima grande questão que temos de abordar. "