Pesquisadores da Universidade de Yale, em New Haven, otimizaram um veículo de mRNA baseado em polímero para distribuição pulmonar direcionada e demonstraram o potencial da plataforma para vacinação de mucosas contra patógenos respiratórios.

Em um artigo, “Nanopartículas de polímero entregam mRNA ao pulmão para vacinação da mucosa”, publicado na Science Translational Medicine , a equipe apresenta a criação de RNA mensageiro inalável (mRNA) para uso terapêutico.

A pesquisa clínica tem procurado uma forma eficiente e direcionada de entregar mRNA aos pulmões para diversas aplicações terapêuticas, incluindo terapias de substituição de proteínas, edição de genes e vacinação. Os principais desafios têm sido manter a estabilidade do mRNA e evitar a interferência imunológica.

A equipe de Yale criou formulações de polímero PACE (conjugados de albumina polimerizada para encapsulamento de mRNA) para fornecer mRNA local aos pulmões. Os pesquisadores otimizaram os poliplexos PACE para aumentar a proteção do mRNA, a eficiência da transfecção e a apresentação do antígeno para estratégias terapêuticas e de vacinação específicas do pulmão.

Para estabilizar o PACE, uma proporção otimizada de moléculas de polietilenoglicol (PEG) foi integrada à estrutura do polímero durante o processo de copolimerização enzimática, o que estabilizou os poliplexos e modificou características principais. O PEG foi capaz de afetar o tamanho, a carga superficial e outras propriedades dos poliplexos, tornando-os mais adequados para carregamento e eficazes na entrega de mRNA às células pulmonares.

A formulação estabilizada teve um desempenho fraco numa experiência de cultura celular in vitro. Os pesquisadores observam que os métodos tradicionais de cultura celular não são bons preditores de sistemas de entrega, seja positiva ou negativamente. O ambiente dentro do corpo, especialmente os pulmões, interage de maneira muito diferente de um conjunto de células. Por exemplo, faltam as superfícies mucosas, e é exatamente nessas superfícies que o sistema PACE-PEG foi projetado para aproveitar. O verdadeiro teste viria in vivo com um modelo de rato.

Os pesquisadores encapsularam o mRNA que codifica a proteína spike do SARS-CoV-2 no PACE e inocularam camundongos suscetíveis à infecção pelo SARS-CoV-2. Os ratos receberam uma dose de 10 μg de mRNA PACE administrada por via intranasal nos dias 0 e 28. O desenvolvimento de imunidade adaptativa nos gânglios linfáticos mediastinais foi testado e confirmado 14 dias após o reforço.

Depois de avaliar a resposta imune local, os pesquisadores examinaram os tecidos pulmonares, o soro sanguíneo e o líquido de lavagem broncoalveolar para detectar respostas locais e sistêmicas de células T e anticorpos específicas do antígeno. A transfecção ocorreu principalmente em células epiteliais pulmonares e células apresentadoras de antígenos, dois tipos de células que são alvos relevantes para doenças pulmonares

A vacinação aumentou com sucesso o CD8 específico da proteína spike ⁺ Células T no tecido pulmonar e CD8 circulantes ⁺ Células T na corrente sanguínea. CD8 ⁺ As células T expressaram marcadores indicativos de memória residente no tecido. Ambos os anticorpos IgG circulantes e da mucosa foram encontrados em concentrações significativamente mais altas em camundongos vacinados.

Os ratos foram então apresentados a uma dose letal de SARS-CoV-2. A vacinação com PACE-mRNA reduziu significativamente a carga viral nos pulmões e melhorou o peso e a sobrevivência dos camundongos vacinados. Esta protecção foi atribuída à resposta imunitária específica da proteína spike induzida pela vacinação.

O grupo de controle não apresentou evidência de resposta imune específica à proteína spike e não apresentou redução da carga viral ou melhora da sobrevida após o desafio viral.

O estudo apresenta poliplexos PACE-mRNA como um método promissor para entrega eficiente e direcionada de mRNA aos pulmões, com benefícios potenciais tanto para a expressão terapêutica de proteínas quanto para a vacinação da mucosa contra patógenos respiratórios.

O estudo também ilustra a importância dos modelos animais, em oposição à cultura celular sozinha, na determinação dos efeitos no mundo real. Os resultados positivos indicam que são necessárias mais pesquisas, com mais testes planejados em modelos animais maiores.

Mais informações: Alexandra Suberi et al, Nanopartículas de polímero entregam mRNA ao pulmão para vacinação da mucosa, Science Translational Medicine (2023). DOI:10.1126/scitranslmed.abq0603
Informações do diário: Medicina Translacional da Ciência

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