Pesquisadores da Penn Medicine descobriram um método novo e mais eficaz de impedir que as próprias proteínas do corpo tratem nanomedicamentos como invasores estrangeiros, cobrindo as nanopartículas com um revestimento para suprimir a resposta imune que diminui a eficácia da terapia.
Quando injetadas na corrente sanguínea, as nanopartículas não modificadas são cercadas por elementos do sistema imunológico chamados proteínas do complemento, desencadeando uma resposta inflamatória e impedindo que as nanopartículas atinjam seus alvos terapêuticos no corpo. Os pesquisadores criaram alguns métodos para reduzir esse problema, mas a equipe da Penn Medicine, cujas descobertas foram publicadas em Materiais Avançados , inventou o que pode ser o melhor método até agora:revestir nanopartículas com supressores naturais da ativação do complemento.

As nanopartículas são cápsulas minúsculas, normalmente projetadas a partir de proteínas ou moléculas relacionadas à gordura, que servem como veículos de entrega para certos tipos de tratamento ou vacina – geralmente aqueles que contêm RNA ou DNA. Os exemplos mais conhecidos de medicamentos administrados por nanopartículas são as vacinas de mRNA contra o COVID-19.

"Acabou sendo uma daquelas tecnologias que funciona imediatamente e melhor do que o previsto", disse o coautor sênior do estudo Jacob Brenner, MD, Ph.D., professor associado de Medicina Pulmonar na Divisão de Pneumologia, Alergia. e Cuidados Críticos.

O problema do complemento

Terapias baseadas em RNA ou DNA geralmente precisam de sistemas de entrega para levá-los através da corrente sanguínea em órgãos-alvo. Vírus inofensivos muitas vezes têm sido usados ​​como portadores ou "vetores" dessas terapias, mas as nanopartículas são cada vez mais consideradas alternativas mais seguras. As nanopartículas também podem ser marcadas com anticorpos ou outras moléculas que as tornam precisamente nos tecidos alvo.

Apesar de sua promessa, a medicina baseada em nanopartículas tem sido bastante limitada pelo problema do ataque do complemento. As proteínas do complemento circulantes tratam as nanopartículas como se fossem bactérias, revestindo imediatamente as superfícies das nanopartículas e convocando grandes glóbulos brancos para devorar os "invasores". Os pesquisadores tentaram reduzir o problema pré-revestindo nanopartículas com moléculas de camuflagem – por exemplo, o composto orgânico polietilenoglicol (PEG) atrai moléculas de água para formar uma concha protetora aquosa em torno das nanopartículas. Mas as nanopartículas camufladas com PEG ou outras substâncias protetoras ainda atraem pelo menos algum ataque de complemento. Em geral, os medicamentos à base de nanopartículas que devem se mover pela corrente sanguínea para fazer seu trabalho (as vacinas de mRNA COVID-19 são injetadas no músculo, não na corrente sanguínea) tiveram uma eficiência muito baixa em chegar aos órgãos-alvo, geralmente menos de um por cento .

Emprestando uma estratégia

No estudo, Brenner e Myerson e sua equipe apresentaram uma abordagem alternativa ou complementar para proteger as nanopartículas – uma abordagem baseada em proteínas inibidoras do complemento naturais que circulam no sangue, anexando-se às células humanas para ajudar a protegê-las do ataque do complemento. .

Os pesquisadores descobriram que, em experimentos de laboratório, o revestimento de nanopartículas padrão protegidas por PEG com um desses inibidores do complemento, chamado Fator I, forneceu uma proteção dramaticamente melhor contra o ataque do complemento. Em camundongos, a mesma estratégia prolongou a meia-vida das nanopartículas padrão na corrente sanguínea, permitindo que uma fração muito maior delas alcançasse seus alvos.

"Muitas bactérias também se revestem com esses fatores para proteger contra o ataque do complemento, então decidimos emprestar essa estratégia para nanopartículas", disse o coautor sênior Jacob Myerson, Ph.D., pesquisador sênior do Departamento de Farmacologia de Sistemas e Terapia Translacional na Penn.

Em um conjunto de experimentos em modelos de camundongos de doenças inflamatórias graves, os pesquisadores também mostraram que anexar o Fator I às nanopartículas previne a reação hiperalérgica que, de outra forma, poderia ser fatal.

Mais testes serão necessários antes que os nanomedicamentos que incorporem o Fator I possam ser usados ​​em pessoas, mas, em princípio, disseram os pesquisadores, anexar a proteína supressora do complemento pode tornar as nanopartículas mais seguras e eficientes como veículos de entrega terapêutica, para que possam ser usadas mesmo em condições severas. pacientes doentes.

Os pesquisadores agora planejam desenvolver estratégias para proteger não apenas nanomedicamentos, mas também dispositivos médicos, como cateteres, stents e tubos de diálise, que são igualmente suscetíveis ao ataque do complemento. Eles também planejam investigar outras proteínas protetoras além do Fator I.

"Estamos reconhecendo agora que existe um mundo inteiro de proteínas que podemos colocar na superfície das nanopartículas para defendê-las do ataque imunológico", disse Brenner. + Explorar mais

Nova compreensão do sistema imunológico pode levar a nanomedicamentos mais seguros