Os engenheiros da Penn desenvolveram um novo meio de atingir os pulmões com nanopartículas lipídicas (LNPs), as cápsulas minúsculas usadas pelas vacinas COVID-19 da Moderna e da Pfizer-BioNTech para fornecer mRNA, abrindo a porta para novos tratamentos para doenças pulmonares como a fibrose cística.



Em um artigo na Nature Communications , Michael J. Mitchell, professor associado do Departamento de Bioengenharia, demonstra um novo método para determinar com eficiência quais LNPs têm probabilidade de se ligar aos pulmões, em vez de ao fígado. “Da forma como o fígado é projetado”, diz Mitchell, “os LNPs tendem a se filtrar nas células hepáticas e têm dificuldade para chegar a qualquer outro lugar. Ser capaz de atingir os pulmões é potencialmente uma mudança de vida para alguém com câncer de pulmão ou fibrose cística”.

Estudos anteriores demonstraram que os lípidos catiónicos – lípidos com carga positiva – têm maior probabilidade de entregar o seu conteúdo ao tecido pulmonar com sucesso. “No entanto, os lipídios catiônicos comerciais são geralmente altamente carregados positivamente e tóxicos”, diz Lulu Xue, pós-doutorado no Laboratório Mitchell e primeiro autor do artigo. Como as membranas celulares têm carga negativa, os lipídios com carga positiva muito forte podem literalmente destruir as células-alvo.

Normalmente, seriam necessários centenas de ratos para testar individualmente os membros de uma “biblioteca” de LNPs – variantes químicas com diferentes estruturas e propriedades – para encontrar uma com uma carga baixa que tivesse maior probabilidade de entregar uma carga medicinal aos pulmões.

Em vez disso, Xue, Mitchell e seus colaboradores usaram o que é conhecido como “DNA com código de barras” (b-DNA) para marcar cada LNP com uma cadeia única de material genético para que pudessem injetar um conjunto de LNPs em apenas um punhado de modelos animais. . Então, uma vez que os LNPs se propagaram para diferentes órgãos, o b-DNA poderia ser escaneado, como um item no supermercado, para determinar quais LNPs acabaram nos pulmões.

Depois de identificar um LNP que penetrou com sucesso nas células pulmonares, Xue, Mitchell e seus colaboradores administraram a molécula a camundongos que sofriam de câncer de pulmão:o tratamento teve um efeito pronunciado e positivo, reduzindo drasticamente o tamanho do tumor ao fornecer uma cadeia de mRNA e gRNA que suprime o crescimento de tumores pulmonares. “Essa tecnologia ajudará a acelerar o desenvolvimento da terapêutica de mRNA além do fígado”, diz Xue, apontando a rapidez, o baixo custo e a eficácia da técnica.

Mais informações: Lulu Xue et al, Código de barras de alto rendimento de nanopartículas identifica materiais semelhantes a lipídios catiônicos e degradáveis ​​para entrega de mRNA aos pulmões em modelos pré-clínicos femininos, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45422-9
Informações do diário: Comunicações da Natureza

Fornecido pela Universidade da Pensilvânia