As nanopartículas usadas para violar barreira de muco nos pulmões
Prova-de-conceito estudo realizado em ratos um passo fundamental em direção a melhores tratamentos para doenças pulmonares
- 03 de agosto de 2015
- Johns Hopkins Medicine
- Uma nanopartícula carregado-ADN foi concebida que pode passar através da barreira de muco que cobre vias aéreas de condução de tecido pulmonar. A nanotecnologia poderia um dia fornecer um veículo inalado para entregar genes terapêuticos direcionados para aqueles que sofrem de doenças pulmonares risco de vida, afirmam os pesquisadores.
HISTÓRIA CHEIA
A nanotecnologia poderia um dia fornecer um veículo inalado para entregar genes terapêuticos direcionados para aqueles que sofrem de doenças pulmonares fatais. Os pesquisadores podem ter descoberto o primeiro sistema de entrega de genes que penetra de forma eficiente via aérea humana barreira difícil de violação muco do tecido pulmonar.
Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins School of Medicine, da Universidade Johns Hopkins Departamento de Química e Engenharia Biomolecular, e da Universidade Federal do Rio de Janeiro no Brasil têm projetado uma nanopartícula-carregado DNA que podem passar através da barreira muco que recobre a realização de vias aéreas de tecido pulmonar - - provando o conceito, eles dizem, que os genes terapêuticos podem um dia ser entregue diretamente para os pulmões para os níveis suficientes para tratar a fibrose cística (FC), doença pulmonar obstrutiva crônica, asma e outras doenças pulmonares fatais.
"Para o nosso conhecimento, este é o primeiro sistema de entrega de gene biodegradável que penetra eficazmente a barreira de muco das vias respiratórias humanas do tecido pulmonar", diz o autor do estudo Jung Soo Suk, Ph.D., um engenheiro e membro do corpo docente biomédica do Centro de Nanomedicina em Wilmer Eye Institute na Universidade Johns Hopkins. Um relatório sobre o trabalho apareceu nos Anais da Academia Nacional de Ciências em 29 de junho.
A barreira de muco protege materiais estranhos e bactérias de entrar e / ou infectar os pulmões. Em pulmões saudáveis, matéria inalado é tipicamente preso no muco das vias aéreas e, posteriormente, varrido dos pulmões através de actividades de bater de cílios, ou pequeno, fios semelhantes a pêlos, para o estômago a ser eventualmente degradada. Infelizmente, observa Suk, este mecanismo de proteção essencial também impede que muitas terapêuticas inaladas, incluindo medicina baseada em gene, de alcançar seu alvo.
As experiências de sua equipe com o muco das vias respiratórias humanas e animais pequenos, Suk acrescenta, foram concebidos como um estudo de prova de conceito demonstrando que a colocação de genes ou drogas corretivas ou de substituição dentro de um biodegradável nanopartícula "wrapper" feito pelo homem que os pacientes inalar poderia penetrar o muco barreira e um dia, ser utilizado para tratar doenças pulmonares graves. O que é mais, porque uma única dose pode teoricamente durar vários meses, os pacientes experimentam menos efeitos colaterais comuns aos medicamentos que devem ser tomados regularmente durante longos períodos de tempo.
Suk diz seu trabalho com nanopartículas surgiu de esforços fracassados para entregar tratamentos para pessoas com doenças pulmonares. Em pacientes com FC, por exemplo, eles experimentam um acúmulo de excesso de muco causada por batimento ciliar deficiente, resultando em um terreno ideal para a infecção bacteriana crônica e inflamação. Este processo patogênico não só piora a qualidade de vida dos pacientes - e muitas vezes coloca os pacientes em situações de risco de vida - mas também torna o muco das vias aéreas mais difícil de superar por nanopartículas terapêuticas inaladas.
A maioria das drogas existentes para ajudar CF infecções claras, mas não resolvem os problemas subjacentes da doença. Um par de medicamentos recentemente aprovados concebidos para dirigir a causa subjacente de FC requerem tratamento por dia durante todo o tempo de vida e pode beneficiar apenas uma subpopulação de pacientes com tipos específicos de mutações.No entanto, este estudo, notas Suk, demonstrou que entregar cópias normais de genes relacionados ao CF ou genes corretivos através das nanoparticulas carregadas com ADN de penetração do muco poderia mediar a produção de normal, proteínas "funcionais" a longo prazo. Isto poderia, eventualmente, tornar-se uma terapia eficaz para os pulmões dos pacientes, independentemente do tipo de mutação.
Até o momento, ninguém foi capaz de descobrir como produzir com eficiência esses genes para os pulmões, Suk diz, observando que os ensaios com vírus desativados para levá-los provaram ineficientes e caros, e pode potencialmente levar a efeitos colaterais graves. Além disso, o corpo poderia desenvolver resistência a estes sistemas de distribuição baseados em vírus, tornando o mecanismo de entrega discutível.
Alternativamente, numerosos sistemas não virais, sintéticos têm sido largamente testada. No entanto, estudos anteriores tinham mostrado que a maior parte, as nanoparticulas carregadas com ADN não virais possuem carga positiva que fez com que eles aderem a carregados negativamente ambientes biológicos, neste caso, o muco que recobre as vias aéreas pulmonares. Em outras palavras, as nanopartículas convencionais são muito pegajosa para evitar interações off-alvo indesejados durante a sua jornada em direção as células-alvo. Além disso, essas partículas tendem a agregar-se rapidamente em condições fisiológicas, tornando-as demasiado grandes para penetrar a malha de muco das vias respiratórias.
Por seu design, a equipe desenvolveu um método simples para revestir densamente as nanopartículas com um polímero nonsticky chamado PEG, neutralizado a carga e criou um exterior nonsticky. Eles mostraram que essas nanopartículas mantiveram seus tamanhos em um ambiente fisiológico e são capazes de penetrar rapidamente muco das vias aéreas humanas recém-coletadas de pacientes que visitam a Hopkins Adulto Cystic Fibrosis Programa Johns dirigido por Michael Boyle, um co-autor do papel. A equipe também fez todo o sistema de entrega biodegradável para que ele não iria construir-se dentro do corpo.
Para testar se o sistema permite a transferência eficiente de genes para os pulmões de animais, os investigadores embalado-los com um gene que produz proteínas que geram luz uma vez entregues nas células alvo. Eles demonstraram que a entrega por inalação de genes através das nanopartículas de penetração resultou na produção de muco generalizada da proteína a níveis superiores ao ouro-padrão, plataformas não virais, incluindo um sistema clinicamente testado. Além disso, eles mostraram que os pulmões tratados iluminada por até quatro meses após uma única dosagem.
"Com uma dose, você pode obter a expressão do gene - ou seja, a produção de proteínas terapêuticas - por vários meses," Suk diz, acrescentando que as nanopartículas não pareceu mostrar quaisquer efeitos adversos, como aumento da inflamação pulmonar.
Suk e sua cautela equipe que mais estudos com animais são necessários para confirmar e refinar seu estudo de prova de conceito, e que o tratamento de distúrbios humanos com terapias nanowrapped está a anos de distância.
Fonte da história:
O post acima é reproduzido a partir de materiais fornecidos pela Johns Hopkins Medicine . Nota: Os materiais pode ser editado por conteúdo e comprimento.
Jornal de referência :
- Panagiotis Mastorakos, Adriana L. da Silva, Jane Chisholm, Eric Song, Won Kyu Choi, Michael P. Boyle, Marcelo M. Morales, Justin Hanes, Jung Soo Suk. nanopartículas biodegradáveis altamente compactadas de DNA capazes de superar a barreira de muco para o pulmão inalado terapia genética . Proceedings, da Academia Nacional das Ciências , 2015; 112 (28): 8720 DOI: 10.1073 / pnas.1502281112
Cite esta página :
Johns Hopkins Medicine. "As nanopartículas usadas para violar a barreira de muco nos pulmões: Prova de conceito estudo realizado em ratos um passo fundamental em direção a melhores tratamentos para doenças pulmonares."ScienceDaily. ScienceDaily, 3 de agosto de 2015. <www.sciencedaily.com/releases/2015/08/150803155219.htm>.
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