Las nanopartículas infundidas con genes utilizadas para combatir enfermedades funcionan mejor cuando incluyen parientes de colesterol de origen vegetal porque su forma y estructura ayudan a que los genes lleguen a donde necesitan estar dentro de las células.
Los hallazgos de los investigadores de la Oregon State University, publicados hoy en Comunicaciones de la naturaleza , son importantes porque muchas enfermedades que no pueden tratarse eficazmente con medicamentos convencionales pueden tratarse genéticamente, entregando ácidos nucleicos a las células enfermas para que puedan producir las proteínas correctas necesarias para la salud.
Esos tratamientos genéticos dependen de que los dispositivos de transporte lleguen a su destino con una alta tasa de éxito y liberen su carga de manera efectiva.
Gaurav Sahay, profesor asistente de ciencias farmacéuticas en la Facultad de Farmacia de la OSU, estudia las nanopartículas a base de lípidos como vehículo de administración de genes, con un enfoque en la fibrosis quística.
La fibrosis quística es un trastorno genético progresivo que resulta en una infección pulmonar persistente y afecta a 30,000 personas en los EE. UU., Con aproximadamente 1,000 casos nuevos diagnosticados cada año.
Más de las tres cuartas partes de los pacientes son diagnosticados antes de los 2 años, y a pesar de los constantes avances en el alivio de las complicaciones, la esperanza de vida media de los pacientes con fibrosis quística es de solo 40 años.
Un gen defectuoso, el regulador de conductancia transmembrana de la fibrosis quística, o CFTR, causa la enfermedad, que se caracteriza por la deshidratación pulmonar y la acumulación de mucosa que bloquea las vías respiratorias.
Hace dos años, Sahay y otros científicos y médicos de la OSU y la Universidad de Salud y Ciencia de Oregon demostraron una prueba de concepto para una nueva terapia mejorada para la fibrosis quística: cargar ARN mensajero CFTR modificado químicamente en nanopartículas basadas en lípidos, creando medicina moleculareso simplemente podría inhalarse en casa.
El enfoque de nanopartículas cargadas con ARNm hace que las células produzcan la proteína correcta, permitiendo que las células regulen adecuadamente el transporte de cloruro y agua, lo cual es crítico para la función respiratoria saludable.
Se cree que el colesterol, una sustancia cerosa que el cuerpo usa para producir células sanas, proporciona estabilidad en estos nanoportadores de genes. En el último estudio, Sahay y sus colaboradores impulsaron la entrega de genes mediante el uso de análogos de colesterol basados en plantas. Otra ventaja de estosLos esteroles derivados de plantas son un beneficio para la salud cardiovascular, agrega.
El tipo de nanopartícula utilizada para administrar genes en este estudio ya ha sido aprobado clínicamente; se está utilizando en un medicamento, denominado Onpattro, dado a pacientes con una condición genética progresiva llamada amiloidosis, que interrumpe la función del órgano a través de depósitos dañinos dela proteína amiloide
Sahay y el estudiante de posgrado Siddharth Patel, primer autor del estudio, descubrieron que los fitosteroles, moléculas de origen vegetal químicamente similares al colesterol, cambian la forma de las nanopartículas de esféricas a poliédricas y hacen que se muevan más rápido.
Eso es importante porque una vez dentro de una célula, las nanopartículas necesitan maniobrabilidad para el escape que necesitan hacer: desde un compartimento celular conocido como endosoma hasta el citosol, donde los genes liberados pueden realizar su función prevista.
"Uno de los mayores desafíos en la entrega de genes es que menos del 2% de las nanopartículas llegan al citosol", dijo Sahay, quien también ocupa un puesto de facultad adjunto con OHSU. "Si aumenta la dosis para obtener más genes"allí, ahora tiene problemas con la toxicidad, además el costo aumenta. Pero la forma de las nanopartículas cambia debido a estos análogos de colesterol que ocurren naturalmente, y la nueva forma los ayuda a entregar genes mejor. Los análogos aumentan la entrega de genes 10 veces y a veces 200-doblez."
El hallazgo se puede usar para hacer partículas inhalables que pueden cruzar varias barreras en el pulmón en un paciente con fibrosis quística, lo que permite que los pacientes sean tratados con mucha mayor eficacia, agregó Sahay.
"En esta última investigación, planteamos la hipótesis de que con las inclusiones analógicas, habría cambios de forma y cambios en la forma en que las nanopartículas interactúan con la célula y cómo la célula las percibe", dijo Patel. "Por ejemplo, los esteroles podrían ayudarllegan a los ribosomas para una traducción más rápida. Esto abre una nueva área de investigación: la forma, la estructura y la composición de las nanopartículas líquidas ahora se vuelven bastante relevantes. Solo estamos rascando la superficie en el camino hacia la construcción de LNP con undiseño racional para obtener diferentes propiedades para tratar diferentes enfermedades con especificidad de tipo celular ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregón . Original escrito por Steve Lundeberg. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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