Físicos e matemáticos da Universidade Federal dos Urais (UrFU) criaram um modelo matemático complexo que calcula a distribuição de nanopartículas (em particular, vírus) em células vivas. O modelo matemático ajuda a descobrir como as nanopartículas se agrupam (se fundem numa única partícula) no interior das células, nomeadamente nos endossomas celulares, que são responsáveis ​​pela triagem e transporte de proteínas e lípidos.
Esses cálculos serão úteis para fins médicos porque mostram o comportamento dos vírus quando entram nas células e procuram se replicar. O modelo também permite o cálculo preciso da quantidade de medicação necessária para a terapia para garantir que o tratamento seja o mais eficaz possível e com o mínimo de efeitos colaterais. A descrição do modelo e os resultados dos cálculos foram publicados na revista Crystals .

"Os processos nas células são extremamente complexos, mas em palavras simples, os vírus usam diferentes variantes para se reproduzir. Alguns deles entregam o material genético diretamente ao citoplasma. Outros usam a via de endocitose:entregam o genoma viral liberando-o do Se os vírus permanecem nos endossomos, a acidez aumenta e eles morrem nos lisossomos", diz Dmitri Alexandrov, chefe do Laboratório de Modelagem Matemática Multiescala da UrFU.

"Então, nosso modelo permitiu descobrir, primeiro, quando e quais vírus 'escapam' dos endossomos para sobreviver. Por exemplo, alguns vírus da gripe são vírus dependentes de baixo pH; eles se fundem com a membrana do endossomo e liberam seu genoma no citoplasma. Em segundo lugar, descobrimos que é mais fácil para os vírus sobreviverem em endossomos durante o agrupamento, quando duas partículas se fundem e tendem a formar uma única partícula."

Como os cientistas explicam, o modelo matemático também será útil na terapia de direcionamento de tumores:muitas terapias contra o câncer dependem de quando e como as nanopartículas de uma droga saturam as células cancerígenas. E o modelo ajudará a calcular esse parâmetro.

Além disso, entender o comportamento dos vírus nas células é importante para o desenvolvimento de vacinas e medicamentos, bem como para a terapia gênica, que trata doenças com as quais a medicina convencional não consegue lidar. Por exemplo, vários vetores baseados em adenovírus e partículas lipídicas são usados ​​como plataforma para entrega de genes para tratar a doença. Mas sua capacidade limitada de "escorregar" dos endossomos também limita seu uso como distribuidores.

"Nanopartículas menores que 100 nanômetros estão se tornando ferramentas cada vez mais importantes na medicina moderna. Suas aplicações variam de nanodiagnóstico a radioterapia para câncer. Por exemplo, nanopartículas sensíveis ao pH que imitam vírus são usadas para entrega direcionada de medicamentos antitumorais. É assim que os medicamentos são entregues de órgãos inteiros para células individuais", diz Eugenya Makoveeva, chefe do Laboratório de Transporte Estocástico de Nanopartículas em Sistemas Vivos (UrFU). + Explorar mais

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