Nanopartículas de entrega especial podem programar células-tronco enquanto estão dentro do corpo

Os intermediários têm uma má reputação por adicionar custos e complicações a uma operação. Assim, eliminar os intermediários pode reduzir despesas e simplificar um processo, aumentando a eficiência e a felicidade do consumidor.

James Dahlman e sua equipe de pesquisa têm pensado na mesma linha há tratamentos com células-tronco. Eles criaram uma técnica que elimina intermediários nocivos e pode levar a tratamentos novos e menos invasivos para doenças do sangue e doenças genéticas. Evita o desconforto e os riscos dos tratamentos atuais, facilitando a vida dos pacientes.

“Esta seria uma alternativa às terapias invasivas com células-tronco hematopoiéticas – poderíamos simplesmente administrar um soro intravenoso”, disse Dahlman, professor de início de carreira da McCamish no Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter. “Isso simplifica o processo e reduz os riscos para os pacientes. É por isso que este trabalho é importante”.

Dahlman e uma equipe de investigadores da Georgia Tech, da Emory College e da College of California, Davis, publicaram sua abordagem na revista Biotecnologia da Natureza.

Cuidando dos pais

As células-tronco hematopoiéticas (HSCs) são como células-mãe. Residindo no medula ósseaeles produzem todos os tipos de células necessárias para sustentar o sangue e o sistema imunológico. Sua versatilidade torna as HSCs uma ferramenta terapêutica valiosa no tratamento de doenças genéticas do sangue, como anemia falciformedeficiências imunológicas e alguns tipos de câncer.

As terapias HSC geralmente envolvem a extração de células da medula óssea do paciente e sua reengenharia em laboratório. Enquanto isso, o paciente faz quimioterapia para ajudar a preparar seu corpo para receber as HSCs modificadas.

“Essas terapias são eficazes, mas também difíceis para os pacientes”, disse Dahlman. “Os pacientes são submetidos à quimioterapia para destruir o seu sistema imunológico, para que o corpo aceite as células terapêuticas sem lutar. O procedimento pode ser deadly. Esperamos mudar isso.”

Os HSCs também podem ser modificados diretamente dentro do corpo. O procedimento usa nanopartículas lipídicas (LNPs) para transportar instruções genéticas para as células-tronco. Os LNPs possuem ligantes de direcionamento anexados – moléculas projetadas para encontrar células-alvo específicas. Projetá-los com precisão adiciona camadas de tempo, complexidade e custo ao processo. Eles são, assim como a extração da medula óssea e a quimioterapia, outro intermediário.

Os pesquisadores queriam algo mais simples. Eles o encontraram em uma nanopartícula específica chamada LNP67.

“Ao contrário de outros designs de nanopartículas, este não requer um ligante de direcionamento”, disse Dahlman. “É quimicamente simples, o que significa que é mais fácil de fabricar e abre a porta para eventualmente aumentar a produção, como as vacinas de mRNA”.

Superando o fígado

A chave para o sucesso do LNP67 é a sua capacidade de se esquivar do fígado, o principal filtro sanguíneo do corpo. Invasores estrangeiros, mesmo invasores úteis administrados por by way of intravenosa como medicamento, podem ser capturados por um fígado saudável.

“O fígado absorve quase tudo”, disse Dahlman. “Mas, ao reduzir o que captura em apenas 10 por cento, podemos duplicar a entrega a outros tecidos onde as nanopartículas e as suas cargas úteis são necessárias.”

Os pesquisadores desenvolveram 128 nanopartículas exclusivas, reduzindo a lista a 105 LNPs que não possuíam ligantes de direcionamento. Estes foram finalmente examinados e avaliados quanto ao seu desempenho na entrega de instruções genéticas (na forma de mRNA) de forma eficaz e segura.

O LNP67 emergiu como o de melhor desempenho graças ao seu design furtivo. Por exemplo, a superfície é projetada para repelir proteínas e outras moléculas que marcariam o LNP para captura pelo fígado. Esse recurso ajudou as partículas a round de maneira mais uniforme no corpo e a chegar às HSCs.

“Conseguimos a administração de doses baixas sem um ligante alvo, o que é emocionante”, disse Dahlman. “Isso é algo em que trabalhamos há anos e estou muito feliz por termos chegado lá.”