Un nuevo sistema de administración de medicamentos que utiliza una nanocápsula híbrida sintética-biológica podría proporcionar una tecnología inteligente para el tratamiento dirigido de una variedad de enfermedades graves a nivel genético.
El híbrido ofrece una forma de corregir las células enfermas a nivel genético, al mismo tiempo que deja las células sanas solas, para aumentar la efectividad de los tratamientos y reducir los efectos secundarios no deseados.
"No hay un sistema de entrega único para todos", dice Jessica Rouge, profesora asistente de química en UConn y autora de un nuevo artículo sobre la tecnología en Química de bioconjugado . "La belleza de este sistema es que es programable, modular y tiene la capacidad de integrar rápidamente diversas secuencias de péptidos. Puede adaptarse para combatir los nuevos desafíos de enfermedades a medida que surgen".
La plataforma de entrega, presentada en el artículo de Rouge y su equipo de investigación, combina péptidos sintéticos, tensioactivos y ácidos nucleicos para formar una nanocápsula que permite la co-liberación específica de enzima y tiempo apropiado de un determinado fármaco y un oligonucleótido ADN o ARN.
Estos hallazgos se basan en el trabajo de Rouge para comprender cómo las enzimas y los ácidos nucleicos pueden usarse de nuevas maneras para diseñar respuestas altamente específicas y específicas en sistemas químicos y biológicos.
Como parte de este objetivo, Rouge ha desarrollado una tecnología de enlace única para conectar un vehículo de suministro de drogas sintéticas denominado nanocápsula de ácido nucleico NAN con un nuevo enfoque de enlaces cruzados de péptidos. La NAN permite tanto una droga de molécula pequeña comoun ácido nucleico ARN o ADN que se administrará a una célula. Esta combinación genera una nanocápsula capaz de transportar moléculas genéticas o farmacéuticas a un objetivo dentro o dentro de una célula.
Una vez guiados a su objetivo, los materiales encapsulados se liberan posteriormente cerca o dentro de las células enfermas, dependiendo de su entorno bioquímico. En el método de Rouge, esta liberación no ocurre a menos que el péptido reticulante sea activado por enzimas específicas que causanla nanocápsula se deteriora y finalmente se biodegrada.
Aunque Rouge siente que su método tiene una clara promesa de reducir los efectos secundarios negativos asociados con la quimioterapia para pacientes con cáncer, confía en que la tecnología podría aplicarse a una serie de otras enfermedades genéticas y adquiridas.
Para el estudio actual, Rouge y su equipo realizaron pruebas in vitro con dos enzimas desencadenantes a menudo presentes en concentraciones elevadas en células malignas: catepsina B una proteasa intracelular y MMP9 una proteasa extracelular.
Una vez sintetizadas con el sistema de Rouge, las nanocápsulas dirigidas a catepsina B y MMP9, también llamadas pep-NAN, liberaron con éxito su carga cuando se trataron con sus objetivos enzimáticos previstos y en condiciones biológicamente relevantes. No mostraron signos de biodegradación cuando se trataron conenzimas objetivo, una clave para demostrar que solo la "clave" enzimática correcta puede desbloquear el medicamento que llevan.
Rouge y su equipo también probaron si la liberación del fármaco se activaría o no cuando las pep-NAN entraran en contacto con enzimas similares a varios niveles de pH. Descubrieron que las pep-NAN permanecían intactas a menos que los niveles de pH específicos de las enzimas objetivo fueranpresente, lo que indica que el pH del entorno celular puede regular la liberación de carga específica de enzima.
Las nanocápsulas sintetizadas utilizando el método de Rouge no fueron activadas involuntariamente por enzimas similares a su objetivo, una diferencia crítica entre el sistema desarrollado por Rouge y los enfoques convencionales de administración de fármacos sensibles al pH.
Con las terapias estándar, el suministro es rápido y total, y a menudo es insensible a los niveles de expresión enzimática. También aumenta el riesgo de sobremedicación, requiere dosis frecuentes y no garantiza que el medicamento llegue a las células afectadas.Este medio de suministro sistémico a menudo presenta efectos adversos generalizados que a veces pueden ser peores que la enfermedad que se está tratando, un hecho que es particularmente cierto en el caso de la quimioterapia, que está diseñada para matar células pero no puede distinguir entre las que son saludables yque están enfermos
Junto con las aplicaciones para el cáncer, Rouge dice que está enfocada en adaptar los materiales de su laboratorio para otras enfermedades y trastornos desafiantes que actualmente no tienen opciones de tratamiento efectivas pero que podrían beneficiarse de su enfoque. Actualmente está colaborando con investigadores de UConn Health enEl campus principal de Farmington y UConn en Storrs en varios proyectos interdisciplinarios que buscan un mejor equilibrio entre las terapias a corto y largo plazo, incluido el tratamiento de las neuropatías ópticas y el asma.
En un proyecto, Rouge está colaborando con el profesor asistente de patobiología y veterinaria Steven Szczepanek. La investigación de Szczepanek se centra en la patología de la enfermedad y el desarrollo de vacunas. El par comenzará a probar la eficacia in vivo del sistema de administración de fármacos de Rouge para silenciar genéticamente a un profesional clave-inflamatoria en ratones asmáticos a finales de este mes. La tecnología está pendiente de patente y se está comercializando a posibles licenciatarios de la industria.
"No hay duda de que unir fuerzas con socios de la industria para aprovechar nuestros recursos y experiencia únicos ayuda a transformar los descubrimientos de una invención en una innovación que beneficia a la sociedad", dice Radenka Maric, vicepresidenta de investigación de UConn. "Estamos comprometidos concontinuar fomentando una cultura emprendedora y consciente de la industria en la Universidad para garantizar que la investigación de UConn tenga un impacto positivo en la salud de los ciudadanos de Connecticut, así como en nuestra economía ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Connecticut . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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