Notícia

Cientistas aproveitam proteína humana para fornecer terapias moleculares às células

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts e Instituto Broad do MIT e Harvard

Data

terça-feira, 24 agosto 2021 06:55

Áreas

Biologia. Bioquímica. Engenharia Biológica. Entrega de Medicamentos. Medicina de Precisão.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), do Instituto McGovern para Pesquisas do Cérebro no MIT, do Instituto Médico Howard Hughes e do Instituto Broad do MIT e Harvard, nos Estados Unidos, desenvolveram uma nova maneira de fornecer terapias moleculares às células. O sistema, denominado SEND, pode ser programado para encapsular e entregar diferentes cargas de RNA. O sistema aproveita proteínas naturais do corpo que formam partículas semelhantes a vírus e se ligam a RNA, e pode provocar menos resposta imunológica do que outras abordagens de administração de fármacos.

A nova plataforma de entrega funciona de forma eficiente em modelos de células e, com mais desenvolvimento, pode abrir uma nova classe de métodos de entrega para uma ampla gama de medicamentos moleculares – incluindo aqueles para edição e substituição de genes. Os veículos de entrega existentes para essas terapêuticas podem ser ineficientes e se integrar aleatoriamente ao genoma das células, e alguns podem estimular reações imunes indesejadas. O sistema SEND tem a promessa de superar essas limitações, o que pode abrir novas oportunidades para implantar a medicina molecular.

“A comunidade biomédica tem desenvolvido uma terapêutica molecular poderosa, mas entregá-la às células de uma forma precisa e eficiente é um desafio”, disse o pioneiro do CRISPR, Dr. Feng Zhang, autor sênior do estudo, membro central do Instituto Broad, pesquisador do Instituto McGovern, e professor de Neurociências no MIT. “SEND tem potencial para superar esses desafios.” O Dr. Zhang também é pesquisador do Instituto Médico Howard Hughes e professor dos Departamentos do Cérebro e Ciências Cognitivas e Engenharia Biológica do MIT.

Em publicação na revista Science, a equipe descreve como o sistema SEND (que significa ‘encapsidação endógena seletiva para entrega celular’, da sigla em inglês) tira proveito de moléculas feitas por células humanas. No centro do sistema está uma proteína chamada PEG10, que normalmente se liga ao seu próprio mRNA e forma uma cápsula protetora esférica ao seu redor. Em seu estudo, a equipe projetou a PEG10 para empacotar e entregar seletivamente outro RNA. Os cientistas usaram o SEND para entregar o sistema de edição de genes CRISPR-Cas9 para células de camundongos e humanas para editar genes-alvo.

O Dr. Michael Segel, primeiro autor  pesquisador de pós-doutorado no laboratório do Dr. Zhang, e Blake Lash, segundo autor e aluno de pós-graduação no laboratório, disseram que a PEG10 não é a única em sua capacidade de transferir RNA. “Isso é o que é tão empolgante. Este estudo mostra que provavelmente existem outros sistemas de transferência de RNA no corpo humano que também podem ser aproveitados para fins terapêuticos. Também levanta algumas questões realmente fascinantes sobre quais podem ser os papéis naturais dessas proteínas”, destacou o Dr. Michael Segel.

A proteína PEG10 existe naturalmente em humanos e é derivada de um ‘retrotransposon’ – um elemento genético semelhante a um vírus – que se integrou ao genoma dos ancestrais humanos há milhões de anos. Com o tempo, a PEG10 foi cooptada pelo corpo para se tornar parte do repertório de proteínas importantes para a vida.

Quatro anos atrás, os pesquisadores mostraram que outra proteína derivada do retrotransposon, a proteína ARC, forma estruturas semelhantes a vírus e está envolvida na transferência de RNA entre as células. Embora esses estudos sugerissem que poderia ser possível projetar proteínas retrotransposon como uma plataforma de entrega, os cientistas não tinham aproveitado com sucesso essas proteínas para empacotar e entregar cargas específicas de RNA em células de mamíferos.

Sabendo que algumas proteínas derivadas do retrotransposon são capazes de se ligar e empacotar carga molecular, a equipe do Dr. Zhang se voltou para essas proteínas como possíveis veículos de entrega. Eles pesquisaram sistematicamente essas proteínas do genoma humano em busca de outras que pudessem formar cápsulas protetoras. Em sua análise inicial, a equipe encontrou 48 genes humanos que codificam proteínas que podem ter essa capacidade. Destas, 19 proteínas candidatas estavam presentes em camundongos e humanos. Na linha de células que a equipe estudou, a PEG10 se destacou como uma transportadora eficiente; as células liberaram significativamente mais partículas de PEG10 do que qualquer outra proteína testada. As partículas de PEG10 também continham principalmente seu próprio mRNA, sugerindo que a PEG10 poderia ser capaz de empacotar moléculas de RNA específicas.

Avançando na terapia genética

Como o sistema SEND é composto por proteínas que são produzidas naturalmente no corpo, isso significa que pode não desencadear uma resposta imunológica. Se isso for demonstrado em estudos posteriores, os pesquisadores dizem que o SEND pode abrir oportunidades para administrar terapias genéticas repetidamente com efeitos colaterais mínimos. “A tecnologia SEND complementará os vetores de entrega viral e nanopartículas de lipídios para expandir ainda mais a caixa de ferramentas de maneiras de entregar genes e editar terapias para as células”, disse Blake Lash.

Como continuidade da pesquisa, a equipe testará o SEND em animais e desenvolverá ainda mais o sistema para entregar a carga a uma variedade de tecidos e células. Os pesquisadores também continuarão a investigar a diversidade natural desses sistemas no corpo humano para identificar outros componentes que possam ser adicionados à plataforma SEND.

“Estamos entusiasmados em continuar levando essa abordagem em frente. A constatação de que podemos usar a PEG10, e provavelmente outras proteínas, para projetar uma via de entrega no corpo humano para empacotar e entregar novo RNA e outras terapias potenciais é um conceito realmente poderoso”, concluiu o Dr. Feng Zhang.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do MIT (em inglês).

Fonte: Allessandra DiCorato, Instituto Broad do MIT e Harvard. Imagem:  Divulgação, MIT.

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