Cientistas de Praga estão ampliando as possibilidades de uso de RNA na medicina genética
Esquema de diversas estratégias de engenharia para a produção de NPs revestidas com polímero catiônico. Crédito:IOCB Praga Dr. Petr Cígler e seus colaboradores estão trabalhando no refinamento de sistemas moleculares para o transporte de moléculas de ácido ribonucleico (RNA) para as células. A questão de como entregar efetivamente o RNA a um local designado no corpo, a fim de silenciar um gene com defeito, é um dos maiores desafios do campo em rápido desenvolvimento da medicina genética.
Agora, investigadores do Instituto de Química Orgânica e Bioquímica da Academia Checa de Ciências (IOCB Praga) deram mais um passo significativo para alcançar este objetivo. Eles descreveram detalhadamente a preparação de um novo nanomaterial vetorial composto para transporte de RNA, no qual se concentraram principalmente em garantir sua não toxicidade para as células. A razão é que a nocividade dos vectores de ácidos nucleicos até agora conhecidos representa um sério obstáculo à expansão da terapia genética.
Um artigo sobre o tema foi publicado em Advanced Functional Materials .
Petr Cígler e seus colegas trabalharam com a suposição de que a toxicidade dos vetores de ácidos nucleicos é causada por um acúmulo excessivo de cargas positivas ao longo das cadeias de polímeros transportadores que se ligam aos ácidos nucleicos. Portanto, eles diluiram sistematicamente esta carga positiva com monômeros não carregados e descobriram que sua ligeira diluição não prejudicava a capacidade do sistema de transportar ácidos nucléicos.
No seu estudo aprofundado, eles também descrevem as circunstâncias sob as quais novos materiais podem ser preparados para utilização na medicina genética. Os investigadores prestaram muita atenção às condições em que estas substâncias se ligam aos ácidos nucleicos de forma mais eficaz e em que proporção estequiométrica. As células podem regular a tradução de genes do mRNA para proteínas de diversas maneiras. Uma delas é silenciar um gene com a ajuda de uma molécula de siRNA (pequeno RNA interferente). Isto bloqueia a produção da proteína alvo, o que é especialmente útil se o gene que codifica estiver mutado ou de outra forma defeituoso. Além disso, é possível intervir se os mecanismos inatos de regulação da tradução estiverem prejudicados. Nesse caso, o corpo produz muita proteína, o que é prejudicial à saúde.
"A terapia genética não é apenas altamente eficaz, mas também direcionada de forma precisa. Sua maior vantagem reside no fato de que ela atinge com precisão mutações ou distúrbios individuais, sem o perigo de errar o alvo. Usando o siRNA, é possível atingir até mesmo um único mutante ' letra' de um gene", diz Marek Kindermann, primeiro autor do estudo, listando as principais vantagens da terapia genética. Atualmente, cinco medicamentos baseados em siRNA estão aprovados para uso mundial e há cerca de uma dúzia de outros na “lista de espera”.
O uso terapêutico do siRNA é dificultado pelo fato de as moléculas de siRNA serem instáveis e, portanto, se decomporem muito rapidamente no corpo. Especialistas de todo o mundo estão, portanto, a abordar o problema de como entregar o siRNA num local designado e permitir-lhe fazer o seu trabalho, que é parar ou limitar a produção de uma determinada proteína indesejável, silenciando o seu gene.
Esta tarefa também foi assumida pela equipa de Petr Cígler no IOCB Praga, em conjunto com colegas do Instituto de Microbiologia da Academia Checa de Ciências, liderados pela chefe do grupo de Nanomedicina, Dra.
“Cada sistema de transporte é concebido para cumprir dois objectivos básicos:em primeiro lugar, tem a função de proteger a molécula da decomposição e, em segundo lugar, deve garantir o seu transporte para o interior da célula para que chegue ao citosol e cumpra a sua missão como um droga lá", explica Petr Cígler.
"Em nosso estudo, lidamos detalhadamente com as propriedades do sistema de transporte. Descemos até o nível das minúcias estruturais das moléculas que interagem com os ácidos nucléicos. Descrevemos as condições necessárias para que o siRNA se ligue com sucesso ao transportam o nanossistema e depois alcançam o espaço intracelular."
Investigadores do IOCB Praga estão assim a preparar o caminho para a utilização de partículas referidas como vectores não virais, que não utilizam vírus para transportar ARN. Eles colocaram todo o sistema de transporte, incluindo o ácido nucleico, na superfície das nanopartículas de diamante. Estas são partículas transportadoras marcadamente estáveis, que também emitem um tipo especial de fluorescência. Isso permite acompanhar sua jornada pelos tecidos e monitorar como eles se comportam dentro das células.
Uma complicação é que é difícil para o corpo se livrar dos nanodiamantes, por isso este método de terapia genética é adequado principalmente para o tratamento de feridas superficiais de difícil cicatrização. É para estes tipos de terapia, com foco na cicatrização de úlceras de perna em pacientes com diabetes, que se destinam os novos nanomateriais de transporte, apresentados neste e em outros trabalhos da equipe do Dr. Cígler e colaboradores.
O seu mais recente estudo aprofundado também foi possível graças ao projeto AMULET, que se concentra no desenvolvimento de nanomateriais multiescala e reúne oito parceiros liderados pelo Instituto de Físico-Química Jaroslav Heyrovský.
