Uma nova tecnologia desenvolvida em conjunto na EMBL Hamburgo fornece novos insights sobre produtos farmacêuticos de mRNA e outros nanomedicamentos, que podem ser úteis para o desenvolvimento de novos produtos



Os nanomedicamentos de RNA mensageiro (mRNA), uma tecnologia inovadora que levou ao desenvolvimento da primeira vacina aprovada contra a COVID-19, foram recentemente reconhecidos pelo Prêmio Nobel de Medicina ou Fisiologia. Mas espera-se que o potencial do mRNA para aplicação farmacêutica vá muito além disso – poderá abrir novas oportunidades para o tratamento e prevenção de doenças, como infecções virais e bacterianas, cancro, doenças cardiovasculares e doenças inflamatórias e autoimunes. Poderia também transformar o amplo campo de intervenções por proteínas terapêuticas.

Muitos novos nanomedicamentos de mRNA, que estão atualmente em diferentes estágios de desenvolvimento, poderão ser disponibilizados no futuro. Um requisito para todas as aplicações de mRNA em produtos farmacêuticos é que eles sejam formulados em sistemas de entrega adequados, cada um projetado para funções diferentes e otimizado para as necessidades do produto terapêutico com base na aplicação pretendida e na via de entrega.

Nanopartículas à base de lipídios são minúsculas gotículas de moléculas semelhantes a gordura que servem como embalagem protetora para o mRNA. Suas propriedades dependem da composição, estrutura, protocolo de fabricação e outras condições.

Um aspecto importante das nanopartículas é o seu tamanho. Pela sua natureza, as nanopartículas podem variar um pouco em tamanho, sendo algumas um pouco menores e outras um pouco maiores que o valor médio. O tamanho das partículas pode influenciar, por exemplo, na estabilidade e no comportamento das formulações após administração. Portanto, é importante controlar o tamanho das partículas dentro de um produto farmacêutico para avaliar e garantir a sua qualidade.

Cientistas da EMBL Hamburgo, da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, da Postnova Analytics GmbH e da BioNTech SE desenvolveram um novo método para elucidar com precisão o tamanho de todas as partículas nesses produtos farmacêuticos, bem como a sua estrutura e quantas moléculas de RNA elas carregam dentro delas. O estudo foi realizado com base em formulações de lipoplex, tecnologia de entrega de mRNA desenvolvida pela BioNTech. O trabalho está publicado na revista Scientific Reports .

"Até agora, era muito difícil medir todas estas propriedades relacionadas com o tamanho; portanto, muitas vezes apenas eram determinados valores médios", disse Heinrich Haas, um dos líderes do projeto. "Com nosso novo método, podemos determinar muitas características relacionadas ao tamanho de uma só vez, com uma única medição e para todas as nanopartículas de um produto. Esta informação pode ser útil para avaliar a qualidade do produto."

O método também será aplicável para a investigação de outros produtos farmacêuticos.

“Os lipossomas são outro tipo de nanopartículas farmacêuticas que têm sido aplicadas há anos para o tratamento de câncer ou doenças infecciosas, como infecções fúngicas”, disse Peter Langguth, líder do projeto na Universidade Johannes Gutenberg de Mainz.

"Agora, até mesmo produtos lipossomais genéricos estão disponíveis no mercado, e provavelmente haverá mais por vir. O novo método pode ser muito útil na avaliação da qualidade desses genéricos em comparação com os produtos originais e abrirá caminho para novos produtos de alta qualidade. medicamentos de qualidade a um custo ainda mais razoável."

Um método dois em um

O que torna o novo método tão poderoso é que ele combina duas técnicas:fracionamento de fluxo de campo de fluxo assimétrico (AF4) e espalhamento de raios X de pequeno ângulo (SAXS). AF4 separa nanopartículas lipídicas de outras partes de uma nanomedicina de mRNA e as classifica de acordo com seu tamanho.

SAXS permite aos cientistas determinar a estrutura e o número de partículas classificadas. Para fazer isso de forma inequívoca, apenas um tipo de partícula deve ser analisado por vez, e é por isso que combinar classificação e medição é tão crítico.

SAXS é uma das principais técnicas aplicadas e disponíveis no EMBL Hamburgo como um serviço para investigadores da academia e da indústria na Europa e fora dela. A linha de luz SAXS da EMBL Hamburgo no síncrotron PETRA III, agora equipada com o dispositivo AF4 - configurada com a ajuda de colaboradores da Postnova Analytics GmbH - abrirá novas oportunidades não apenas para o estudo de nanopartículas farmacêuticas, mas também para outros tipos de pesquisa.

“A combinação destas duas ferramentas pode agora ser usada em muitas áreas diferentes da ciência”, disse Melissa Graewert, cientista da EMBL Hamburgo.

"Além de ajudar a criar novos medicamentos, também podemos usá-los para entender como partículas de tamanhos diferentes interagem em sistemas biológicos complexos. Por exemplo, usei agora esta nova configuração para examinar de perto como pequenos detritos plásticos chamados nanoplásticos, que poluem as nossas águas, podem ser cobertos por proteínas de ligação na sua superfície. Uma questão fundamental é se esta proteção proteica permite que os nanoplásticos viajem através da nossa corrente sanguínea, atingindo potencialmente diferentes órgãos, uma vez que podem deixar de ser reconhecidos como objetos estranhos pelo nosso sistema imunitário. "

Este trabalho dá continuidade a vários estudos colaborativos anteriores entre EMBL Hamburgo, BioNTech SE e Johannes Gutenberg University Mainz, que exploraram como o mRNA pode ser melhor formulado e entregue em células humanas. Os cientistas continuam a sua investigação colaborativa para explorar ainda mais a aplicação de nanomedicamentos de mRNA.

Mais informações: Melissa A. Graewert et al, Caracterização quantitativa resolvida por tamanho de nanopartículas de mRNA por acoplamento em linha de fracionamento de fluxo de campo de fluxo assimétrico com espalhamento de raios X de pequeno ângulo, Scientific Reports (2023). DOI:10.1038/s41598-023-42274-z
Informações do diário: Relatórios Científicos

Fornecido pelo Laboratório Europeu de Biologia Molecular