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Nova abordagem com nanopartículas preveniu reações alérgicas graves sem causar efeitos colaterais em estudo com animais

Fonte

Universidade Northwestern

Data

sábado, 20 janeiro 2024 16:50

Áreas

Alergias. Biologia. Bioquímica. Biotecnologia. Engenharia Biomédica. Entrega de Medicamentos. Imunologia. Microbiologia. Nanotecnologia. Saúde Pública.

Pesquisadores da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, desenvolveram a primeira terapia seletiva para prevenir reações alérgicas, que podem variar em gravidade, desde urticária e olhos lacrimejantes até dificuldade para respirar e até óbito.

Para desenvolver a nova terapia, os pesquisadores desenvolveram nanopartículas com anticorpos capazes de desativar células imunológicas específicas (chamadas mastócitos) responsáveis pelas respostas alérgicas. A nanopartícula também carrega um alérgeno que corresponde à alergia específica do paciente. Se uma pessoa é alérgica a amendoim, por exemplo, então a nanopartícula carrega uma proteína de amendoim.

Nesta abordagem em duas etapas, o alérgeno envolve os mastócitos responsáveis pela alergia específica e, em seguida, os anticorpos desligam apenas essas células. Esta abordagem altamente direcionada permite que a terapia previna seletivamente alergias específicas sem suprimir todo o sistema imunológico.

Em um estudo com camundongos, a terapia demonstrou 100% de sucesso na prevenção de respostas alérgicas sem causar efeitos secundários visíveis.

A pesquisa foi publicada na revista científica Nature Nanotechnology e marca a primeira nanoterapia para inibir mastócitos, evitando assim uma resposta alérgica a um alérgeno específico.

“Atualmente, não existem métodos disponíveis para atingir especificamente os mastócitos”, disse o Dr. Evan A. Scott, professor da Universidade Northwestern que liderou o estudo. “Tudo o que temos são medicamentos como anti-histamínicos para tratar os sintomas, e eles não previnem alergias. Eles neutralizam os efeitos das histaminas depois que os mastócitos já foram ativados. Se tivéssemos uma maneira de inativar os mastócitos que respondem a alérgenos específicos, poderíamos interromper respostas imunológicas perigosas em situações graves, como anafilaxia, bem como respostas menos graves, como alergias sazonais”.

“A maior necessidade não atendida é a anafilaxia, que pode ser fatal”, disse o Dr. Bruce Bochner, especialista em alergia da Universidade Northwestern e coautor do estudo. “Certas formas de imunoterapia oral podem ser úteis em alguns casos, mas atualmente não temos nenhuma opção de tratamento aprovada pela FDA que previna consistentemente tais reações, a não ser evitar o alimento ou agente agressor. Caso contrário, tratamentos como a epinefrina são administrados para tratar reações graves – e não para preveni-las. Não seria ótimo se houvesse um tratamento seguro e eficaz para a alergia alimentar que tornasse consistentemente possível reintroduzir na dieta um alimento que você costumava evitar estritamente?”.

O Dr. Evan Scott é professor de Engenharia Biomédica na Escola de Engenharia da Universidade Northwestern e membro do Instituto Simpson Querrey de BioNanotecnologia, do Instituto Internacional de Nanotecnologia e do Instituto de Processos de Química da Vida. Já o Dr. Bruce Bochner é professor emérito da Escola de Medicina da Universidade Northwestern. O primeiro autor do artigo é o Dr. Fanfan Du, pós-doutorando no laboratório do professor Evan Scott, que trabalhou em estreita colaboração com os coautores Clayton Rische, doutorando orientado pelos pesquisadores, e Yang Li, doutorando no laboratório do professor Evan Scott.

Alvo complicado

Localizados em quase todos os tecidos do corpo humano, os mastócitos são mais conhecidos por serem os principais responsáveis pelas respostas alérgicas. Mas também desempenham vários outros papéis importantes, incluindo a regulação do fluxo sanguíneo e o combate a parasitas. Portanto, eliminar totalmente os mastócitos para prevenir reações alérgicas pode prejudicar outras respostas úteis e saudáveis.

“Embora alguns medicamentos estejam em desenvolvimento, atualmente não existem medicamentos aprovados pela [agência regulatória] FDA que inibam ou eliminem os mastócitos”, disse o Dr. Bruce Bochner. “Isso tem sido difícil principalmente porque os medicamentos que podem afetar a ativação ou sobrevivência dos mastócitos também têm como alvo outras células além dos mastócitos e, portanto, tendem a ter efeitos colaterais indesejados devido a influências em outras células”.

Em trabalhos anteriores, o professor Bochner identificou o Siglec-6, um receptor inibitório único que é encontrado altamente e seletivamente nos mastócitos. Se os pesquisadores pudessem atingir esse receptor com um anticorpo, então poderiam inibir seletivamente os mastócitos para prevenir alergias. Mas a introdução deste anticorpo por si só foi insuficiente.

“Foi difícil conseguir uma concentração suficientemente alta do anticorpo para surtir efeito. Nós nos perguntamos se poderíamos aumentar essa concentração usando uma nanopartícula. Se pudéssemos empacotar uma alta densidade de anticorpos em uma nanopartícula, poderíamos torná-la prática para uso”, explicou o professor Evan Scott.

Anticorpos em uma partícula

Para empacotar os anticorpos em uma nanopartícula, os pesquisadores tiveram que superar outro desafio. Para que as proteínas (como os anticorpos) aderissem em uma nanopartícula, normalmente deveriam formar uma ligação química que desdobra a proteína, afetando a sua atividade biológica. Para contornar esse desafio, o professor Evan Scott recorreu a uma nanopartícula desenvolvida anteriormente em seu laboratório.

Ao contrário das nanopartículas mais padrão que possuem superfícies estáveis, a nanopartícula recentemente desenvolvida pelo Dr. Evan Scott compreende cadeias poliméricas dinâmicas, que podem inverter independentemente sua orientação após exposição a diferentes solventes e proteínas. Quando colocadas em soluções líquidas, as cadeias se orientam para alcançar interações eletrostáticas favoráveis com as moléculas de água. Mas quando uma proteína toca a superfície da nanopartícula, as minúsculas cadeias poliméricas específicas na interface mudam suas orientações para segurar a proteína de maneira estável, sem se ligarem covalentemente a ela. A equipe também descobriu que bolsas repelentes de água nas superfícies das proteínas eram fundamentais para a interação estável.

Ao se ligarem a superfícies, as proteínas normalmente perdem sua bioatividade. Um aspecto único das nanopartículas do professor Scott é que elas podem ligar-se de forma estável a enzimas e anticorpos, mantendo sua estrutura 3D e funções biológicas. Isto significa que os anticorpos anti-Siglec-6 mantiveram a sua forte afinidade pelos receptores dos mastócitos – mesmo quando ligados às superfícies das nanopartículas.

Quando a equipe de Scott misturou as nanopartículas com anticorpos, quase 100% dos anticorpos se ligaram com sucesso às nanopartículas sem perder a capacidade de se ligarem aos seus alvos específicos. Isso resultou em uma terapia baseada em nanopartículas que emprega superfícies com quantidades densamente compactadas e altamente controláveis de múltiplos anticorpos distintos para atingir os mastócitos.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Northwestern (em inglês).

Fonte: Amanda Morris, Universidade Northwestern. Imagem: visualização de microscópio eletrônico de varredura de nanopartículas (coloridas em roxo) que entraram com sucesso em um mastócito. Fonte: Dr. Evan A. Scott, Universidade Northwestern.

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