Vacinas e terapias baseadas em RNA mensageiro poderiam ser administradas mais facilmente devido a um polímero não tóxico que protege o RNA e controla sua liberação dentro das células.



O advento de vacinas que utilizam ARN mensageiro (ARNm) para dirigir a síntese de proteínas imunogénicas, mais conhecida nas vacinas contra a COVID-19, está a estimular os investigadores a encontrar melhores formas de manter o ARNm estável e distribuí-lo de forma eficaz.

Uma equipe da Universidade de Tóquio, com colaboradores no Japão e na China, desenvolveu agora polímeros que podem interagir, estabilizar e encapsular o mRNA, permitindo uma entrega altamente eficaz em células humanas cultivadas e células de camundongos vivos. Eles publicaram seu trabalho na revista Science and Technology of Advanced Materials .

“Além das vacinas para doenças infecciosas, o mRNA apresenta caminhos promissores para tratamentos sem precedentes, como terapias de substituição de proteínas, edição genética e imunoterapias”, diz Horacio Cabral, da equipa da Universidade de Tóquio. “Mas para desbloquear todo o potencial destas terapias avançadas, o desenvolvimento de sistemas transportadores seguros e eficazes é fundamental”.

Os pesquisadores investigaram maneiras de ajustar a estrutura de suas moléculas poliméricas para permitir que interagissem com o mRNA para protegê-lo. Os polímeros biocompatíveis e não tóxicos eram do tipo denominado copolímeros em bloco, construídos a partir de segmentos alternados de diferentes grupos químicos, neste caso polietilenoglicol e poliglicerol.

Mas a chave para alcançar a interação apropriada com o mRNA foi anexar grupos específicos de aminoácidos carregados positivamente à longa estrutura do polímero. A carga positiva geralmente atrai o polímero para o RNA carregado negativamente, e os aminoácidos escolhidos também foram capazes de interagir com partes do mRNA em um processo chamado empilhamento pi – pi (π – π). Isso envolve interações entre elétrons em uma característica chamada ligações pi em anéis moleculares cíclicos empilhados lado a lado nas moléculas em interação.

“Esta é uma abordagem altamente personalizável, permitindo o ajuste fino das interações do nosso polímero com o mRNA”, diz Cabral. Como resultado, o ARNm foi estabilizado de forma altamente eficaz, superando uma grande desvantagem de instabilidade encontrada com abordagens alternativas.

O polímero e o mRNA se reuniram espontaneamente em feixes esféricos – micelas – que efetivamente entregaram a carga de mRNA às células cultivadas e também às células de camundongos após a injeção intramuscular. O mRNA foi prontamente liberado dentro das células para gerar as proteínas que ele codificou com alta eficiência e por um tempo significativamente mais longo do que abordagens alternativas.

“Este trabalho foi muito desafiador devido à natureza delicada do mRNA, uma molécula altamente frágil que necessita de proteção fora das células-alvo, mas de exposição imediata à maquinaria celular uma vez no interior”, diz Cabral. Ele acrescenta:"Nosso sucesso é emocionante devido ao seu potencial para transformar tecnologias de entrega de mRNA, permitindo engenharia precisa, estratégias de liberação inovadoras e superando barreiras críticas para aumentar a estabilidade e a eficácia em terapias baseadas em mRNA".

Mais informações: Wenqian Yang et al, Bloquear catiômeros com grupos de tirosinato hidrolisáveis ​​flanqueadores melhoram a entrega de mRNA in vivo via montagem micelar assistida por empilhamento π-π, Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados (2023). DOI:10.1080/14686996.2023.2170164
Informações do diário: Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados

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