Crédito:ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c04333 Cientistas da Northwestern Medicine desenvolveram uma forma mais eficaz de criar vacinas e medicamentos nanoterapêuticos, de acordo com um novo estudo publicado na ACS Nano .
"Durante a última década, a tecnologia do ácido nucleico esférico, ou SNA, emergiu como uma ampla plataforma terapêutica para uma ampla variedade de doenças, incluindo câncer e outras doenças", disse Chad Mirkin, Ph.D., professor de Medicina na Divisão de Hematologia e Oncologia, o Professor de Química George B. Rathmann do Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern e diretor do Instituto Internacional de Nanotecnologia, que foi o principal autor do estudo.
No laboratório Mirkin, os investigadores aproveitaram esta tecnologia SNA no seu trabalho para conceber nanomedicamentos de precisão para utilização na regulação genética e na imunoterapia contra o cancro, com efeitos secundários indesejados limitados, através de um processo de desenvolvimento sistemático conhecido como vacinologia racional.
“No desenvolvimento de vacinas, historicamente, muito pouca atenção tem sido dada à estrutura das vacinas”, disse Mirkin, que também é membro do Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center da Northwestern University. "Toda a ênfase tem sido colocada nos componentes. A premissa da vacinologia racional é que, embora os componentes sejam críticos, a estrutura é igualmente importante. A forma como os componentes da vacina são apresentados dentro de uma arquitetura modular em nanoescala pode ter um impacto dramático na eficácia da vacina, seja ela tratamento de doenças infecciosas ou câncer."
No estudo, os investigadores testaram primeiro os efeitos da utilização de diferentes grupos de ancoragem química para fixar os oligonucleótidos – cadeias curtas de ADN ou ARN – à superfície dos lipossomas para preparar SNAs. Eles descobriram que quando grupos de ancoragem cada vez mais hidrofóbicos à base de dodecano foram usados, a estabilidade da nanoestrutura foi significativamente melhorada. Quando introduzidas em células dendríticas derivadas de medula óssea de camundongos, essas construções de SNA mais estáveis exibiram melhor absorção celular em comparação com outras versões de SNAs que foram preparadas usando outros tipos de grupos de ancoragem, com diferentes químicas.
“Descobrimos uma maneira de ancorar os oligonucleotídeos à superfície da partícula que altera a estabilidade geral da construção SNA, o que é crítico”, disse Jasper Dittmar, Ph.D. estudante do laboratório Mirkin e coautor do estudo. "A beleza da arquitetura SNA é que ela é reconhecida por quase todos os tipos de células, incluindo células imunológicas, e rapidamente internalizada. Você faz com que a vacina entre nas células importantes na estequiometria desejada, com o número desejado de antígenos e moléculas adjuvantes."
Os cientistas do laboratório Mirkin carregaram então a vacina SNA com OVA1 (um peptídeo modelo derivado da proteína do ovo frequentemente usado no desenvolvimento de vacinas) e administraram-no a ratos com linfoma. Os ratos tratados com OVA1 SNA não só tinham um maior número de células T polifuncionais (que são consideradas potentes contra infecções crónicas e tumores), como também mostraram uma redução de 21 vezes nos volumes tumorais em comparação com ratos tratados com solução salina, de acordo com o estudo. estudar.
Para avaliar os efeitos secundários inflamatórios da vacina, os investigadores estudaram então o SNA para ver se activava respostas imunitárias excessivas em ratos. Os ratos que receberam o tratamento não produziram uma tempestade de citocinas, um efeito colateral às vezes fatal das imunoterapias.
Como as tempestades de citocinas estão associadas a casos graves de COVID-19, Mirkin e sua equipe de pesquisa também criaram uma vacina SNA onde o peptídeo OVA1 foi trocado por um peptídeo do vírus que causa o COVID-19 (peptídeo CoV) e o administraram em humanos. células e, finalmente, ratos. Os investigadores descobriram que a vacina melhorou as respostas imunitárias anti-COVID específicas do antigénio, com efeitos secundários adversos mínimos.
“Tomados em conjunto, os resultados deste estudo estabelecem as bases para uma nova forma de desenvolver e fornecer vacinas e outros tratamentos de precisão, independentemente da doença alvo”, disse Michael Evangelopoulos, Ph.D. estudante do laboratório Mirkin e coautor do estudo.
As descobertas também destacam a importância da construção de vacinas, disse Mirkin.
“A estrutura é importante”, disse Mirkin. “Em um campo onde passamos muito pouco tempo focados na estrutura das vacinas, podemos estar perdendo a floresta pelas árvores. É uma compreensão combinada dos componentes e da apresentação estrutural que leva a um medicamento eficaz ou não. ."
No futuro, o grupo Mirkin continuará a conceber diferentes configurações de vacinas SNA para avaliar quais são as mais eficazes, disse ele.
“Estamos gastando muito tempo usando a plataforma SNA para descobrir as estruturas que são mais eficazes e depois tentando descobrir por que isso acontece, o que funciona e também por que funciona”, disse Mirkin. “Pensamos que, ao fazer isso, seremos capazes de criar toda uma nova geração de medicamentos baseados neste conceito de vacinologia racional”.
Mais informações: Jasper W. Dittmar et al, Ajustando a dissociação de DNA de ácidos nucléicos esféricos para imunoestimulação aprimorada, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c04333 Informações do diário: ACS Nano
