Nossos corpos desenvolveram barreiras formidáveis ​​para se proteger contra substâncias estranhas – desde nossa pele, até nossas células e todos os componentes dentro das células, cada parte de nossos corpos tem camadas protetoras. Essas defesas, embora essenciais, representam um desafio significativo para medicamentos e terapias farmacêuticas, como vacinas, que precisam contornar várias barreiras para atingir seus alvos.
Embora essas barreiras sejam de vital importância na ciência farmacêutica e no design de medicamentos, ainda se sabe muito sobre elas e como superá-las.

Em um estudo recente, pesquisadores da Universidade de Xi'an Jiaotong-Liverpool e da Universidade de Nanjing, na China, e da Western Washington e da Universidade de Emory, nos EUA, esclareceram por que a entrega de terapia às células pode ser tão difícil.

Superando barreiras

Com as vacinas COVID-19, com as quais centenas de milhões de nós foram injetados, o mRNA deve ser colocado dentro de bolhas gordurosas protetoras – nanopartículas lipídicas – para que possa passar pelas defesas do corpo e atingir o alvo pretendido em nossas células.

Alguns tipos de células, como células-tronco, células imunes e células nervosas, têm barreiras particularmente difíceis de superar, de modo que a entrega de partículas nessas células é ainda mais desafiadora.

No estudo, publicado na revista ACS Nano , os pesquisadores combinaram técnicas de microscopia de ponta para rastrear a entrega de nanopartículas, que são frequentemente usadas para entrega de drogas, em células-tronco em tempo real.

Suas descobertas sugerem que, em certos tipos de células, as nanopartículas ficam "presas" dentro de vesículas semelhantes a bolhas e, portanto, são impedidas de atingir o alvo pretendido.

A equipe usou suas descobertas para criar um modelo matemático que pode prever a eficiência da entrega de nanopartículas nas células e ajudar no design de futuras terapias.

O Dr. Gang Ruan, autor correspondente do estudo, diz:"Nós dividimos o processo de entrega de partículas nas células em etapas individuais, para que possamos visualizar cada etapa e criar uma janela para os mecanismos usados ​​por essas células para se protegerem. .

"Para projetar métodos de entrega aprimorados para terapias, precisamos de uma compreensão quantitativa de como as partes da célula e as nanopartículas interagem. cada parte antes de construir o avião.

“Ao encontrar o gargalo na entrega de nanopartículas nas células, nossas descobertas abrirão o caminho para terapias mais direcionadas e inovadoras que usam entrega personalizada, potencialmente para pacientes individuais”.

Fora para entrega

Anteriormente, a imagem da entrega de nanopartículas nas células era limitada devido à velocidade rápida necessária e à pequena escala. No entanto, a equipe multidisciplinar foi capaz de usar suas diferentes áreas de atuação para criar formas inovadoras de superar esses obstáculos. Eles combinaram dois tipos de análise de microscopia, antes usados ​​apenas separadamente, para permitir que estudassem todo o processo de entrega.

Xuan Yang, que compartilha a autoria do estudo com o Dr. Xiaowei Wen, diz:"Conseguimos rastrear o movimento das nanopartículas pixel a pixel, em tempo real e, portanto, visualizar o movimento das nanopartículas barreiras de membrana e como eles entraram em cada compartimento das células-tronco."

Embora o processo de entrega de nanopartículas nessas células seja complexo e composto por vários mecanismos, visualizando e modificando quimicamente cada etapa do processo, a equipe identificou o estágio crítico que impede a entrega das nanopartículas aos seus alvos celulares.

Para entrar em uma célula, as nanopartículas podem ser engolidas pela membrana que envolve a célula, formando vesículas semelhantes a bolhas. Em muitos tipos de células, as nanopartículas escapariam dessas bolhas uma vez dentro da célula. No entanto, em algumas células extraprotegidas, como as células-tronco usadas neste estudo, as nanopartículas parecem ficar presas dentro das vesículas e não conseguem escapar. Isso significa que eles não podem entrar na célula e alcançar seu alvo.

Os pesquisadores combinam suas observações e análises em um modelo matemático que pode prever com que eficiência e rapidez as partículas passariam por cada etapa de entrega e entrariam em uma célula.

"Nosso modelo pode ser usado para prever qual será a concentração das nanopartículas, em um determinado local da célula, em um determinado momento", diz o Dr. Wen.

“O método geral deste modelo pode ser usado para incorporar diferentes tipos de nanopartículas e células para entender melhor os mecanismos de entrega usados ​​para passar para as células. ."

Dr. Steven Emory, que também é um autor correspondente do estudo, acrescenta:"Ser capaz de mapear os diferentes componentes e funcionamentos internos que compõem as vias de entrega em tempo real leva a entender como controlar essas vias. abrir algumas coisas realmente excitantes em termos de terapêutica.

“Esperamos que nossas novas ferramentas e entendimento tenham criado uma base inicial para o sistema, de onde nós e outros pesquisadores possamos começar a escalar e começar a explorar”. + Explorar mais

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