O sucesso das vacinas COVID-19 é um ótimo exemplo do tremendo potencial da medicina genética para prevenir infecções virais. Uma razão para o sucesso das vacinas é o uso de nanopartículas lipídicas, ou LNPs, para transportar RNA mensageiro delicado para as células para gerar e aumentar a imunidade. Os LNPs – minúsculas partículas de gordura – tornaram-se cada vez mais populares como transportadores para fornecer vários medicamentos baseados em genes às células, mas seu uso é complicado porque cada LNP deve ser adaptado especificamente para a carga terapêutica que carrega.

Uma equipe liderada por Hai-Quan Mao, cientista de materiais da Johns Hopkins, criou uma plataforma que promete acelerar o processo de design do LNP e torná-lo mais acessível. A nova abordagem também pode ser adaptada a outras terapias genéticas.

“Em poucas palavras, o que fizemos foi criar um método que rastreia os componentes de nanopartículas lipídicas e suas proporções para ajudar a identificar e criar rapidamente o design ideal para uso com vários tratamentos terapêuticos. genes”, disse Mao, diretor do Institute for NanoBioTechnology da Johns Hopkins Whiting School of Engineering e professor dos departamentos de Ciência e Engenharia de Materiais e Engenharia Biomédica.

O estudo da equipe foi publicado recentemente Natureza das Comunicações.

Uma característica crucial de tratamentos eficazes é quanto tempo um medicamento genético dura quando atinge a célula-alvo. Infelizmente, a potência do mRNA começa a diminuir dentro de 24 horas após sua entrega pelos LNPs. Uma alternativa promissora é o DNA plasmidial – um DNA circular de fita dupla mais resistente que pode durar até sete dias e, portanto, tem o potencial de melhorar os resultados do tratamento de doenças metabólicas e infecções que afetam o fígado, onde a duração terapêutica é crítica.

O principal autor Yining Zhu, pesquisador do INBT e Engenharia Biomédica Ph.D. estudante, bem como uma equipe de cientistas da Johns Hopkins e da Universidade de Washington, identificaram o melhor projeto de LNP para entrega de pDNA às células do fígado neste trabalho. Sua plataforma rastreia os LNPs passo a passo, abordando as barreiras fisiológicas que um LNP encontra à medida que navega pelo corpo para atingir seu alvo. A plataforma ajudou a equipe a identificar os LNPs mais eficazes de uma biblioteca de mais de 1,000 combinações.

“Esta plataforma é versátil, pois não se limita apenas à entrega de pDNA, mas pode ser facilmente estendida ao desenvolvimento de LNPs para uma ampla gama de cargas úteis de genes terapêuticos, bem como rotas alternativas de entrega, como oral, injeção intramuscular, ou método de inalação”, disse Zhu.

Em colaboração com Sean Murphy, professor associado da Universidade de Washington, e seu grupo, os pesquisadores agora estão aproveitando os LNPs identificados usando a plataforma para desenvolver uma vacina contra a malária que tem como alvo o parasita causador da doença durante seu ciclo de vida no fígado. Esta triagem plataforma mostra grande promessa para ajudar a acelerar outras inovações de produtos LNP para aumentar ainda mais os limites da medicina genética, desenvolvimento de vacinas e outras novas terapêuticas.