Pesquisadores de nanopartículas desenvolvem plataforma microfluídica para melhor aplicação de terapia genética para doenças pulmonares
Crédito:ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.4c00768 Pesquisadores de distribuição de medicamentos da Oregon State University desenvolveram um dispositivo com potencial para melhorar a terapia genética para pacientes com doenças pulmonares hereditárias, como a fibrose cística.
Em cultura de células e modelos de camundongos, cientistas da Faculdade de Farmácia da OSU demonstraram uma nova técnica para a aerossolização de nanopartículas inaláveis que podem ser usadas para transportar RNA mensageiro, a tecnologia subjacente às vacinas COVID-19, para os pulmões dos pacientes.
As descobertas são importantes porque o método atual de nebulização de nanopartículas as submete a tensões de cisalhamento, dificultando sua capacidade de encapsular o material genético e fazendo com que se agreguem em certas áreas dos pulmões, em vez de se espalharem uniformemente, disseram os pesquisadores.
O estudo liderado por Gaurav Sahay, professor de ciências farmacêuticas, foi publicado na ACS Nano .
O laboratório de Sahay estuda nanopartículas lipídicas, ou LNPs, como veículo de distribuição de genes com foco na fibrose cística, um distúrbio genético progressivo que resulta em infecção pulmonar persistente e afeta 30.000 pessoas nos EUA, com cerca de 1.000 novos casos identificados a cada ano.
Um gene defeituoso – o regulador da condutância transmembrana da fibrose cística, ou CFTR – causa a doença, que é caracterizada por desidratação pulmonar e acúmulo de muco que bloqueia as vias aéreas.
Os lipídios são compostos orgânicos que contêm caudas gordurosas e são encontrados em muitos óleos e ceras naturais, e as nanopartículas são pequenos pedaços de material que variam em tamanho de um a 100 bilionésimos de metro. O RNA mensageiro fornece instruções às células para a produção de uma proteína específica.
Com as vacinas contra o coronavírus, o mRNA transportado pelas nanopartículas lipídicas instrui as células a produzirem um pedaço inofensivo da proteína spike do vírus, o que desencadeia uma resposta imunológica do corpo. Como terapia para a fibrose cística, o material genético corrigiria a falha no gene CFTR dos pacientes.
“Utilizamos um novo chip microfluídico que ajuda na geração de plumas que transportam nanopartículas e não causa nenhuma tensão de cisalhamento”, disse Sahay. “Este dispositivo é baseado na ideia semelhante de um cartucho jato de tinta que gera plumas para imprimir palavras no papel”.
Quatro anos atrás, disse Sahay, uma startup com sede em Oregon chamada Rare Air Health Inc. o contatou sobre a perspectiva de usar tecnologia microfluídica para a aerossolização e entrega de nanopartículas lipídicas.
Microfluídica é o estudo de como os fluidos se comportam à medida que viajam ou são confinados em dispositivos microminiaturizados equipados com canais e câmaras. As forças superficiais, em oposição às forças volumétricas, dominam os fluidos na microescala, o que significa que os fluidos agem de maneira muito diferente do que é observado na vida cotidiana.
"Quando a Rare Air veio até mim, pensei que o dispositivo poderia funcionar muito bem para nossos propósitos, e o que se seguiu foram extensos estudos que demonstraram a superioridade deste dispositivo na geração de nanopartículas em aerossol em comparação com nebulizadores de malha vibratória usados clinicamente", disse Sahay.
“O dispositivo não permite que as nanopartículas se agreguem e pode fornecer mRNA com maior precisão do que a tecnologia existente. O interessante adicional é que este dispositivo pode ser controlado digitalmente, e a Rare Air está desenvolvendo protótipos para uso humano.”
Além de Sahay, os outros pesquisadores do estado de Oregon envolvidos no estudo foram Yulia Eygeris, Jeonghwan Kim, Antony Jozić e Elissa Bloom. Cientistas da Funai Microfluidic Systems de Lexington, Kentucky, também fizeram parte da colaboração.
"A Funai se concentra na tecnologia de jato de tinta e na construção desses chips em escala; eles trabalharam em estreita colaboração para permitir que o dispositivo fosse adequado para aerossolização", disse Sahay, que além de sua função na OSU atua como consultor e consultor da Rare Air. “Este estudo demonstra um casamento entre novos dispositivos e a ciência da formulação que pode impactar enormemente a saúde humana”.
