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Própria terapia genética da natureza

Uma novo técnica da terapia genética foi relatada o 16 de dezembro de 2019, na engenharia biomedicável da natureza do jornal. Os cientistas utilizaram o potencial de pilhas humanas produzir os nanoparticles biológicos chockful de genes editados, de modo que pudessem introduzir genes benéficos nos povos que sofrem dos vários processos da doença.

O estudo do prova--conceito provou que mais do que apenas aquela ele era uma boa ideia: nos ratos que tinham sido induzidos desenvolver o tumor cerebral chamaram a glioma, a terapia retardou a taxa de crescimento do tumor assim como permitiu-os de viver mais por muito tempo. Encontrar torna-se ainda mais significativo quando nós recordamos que as gliomas esclarecem 8 de 10 tumores cerebrais nos seres humanos.

ilustração 3d das pilhas que liberam exosomes. Crédito de imagem: Meletios Verras/Shutterstock
ilustração 3d das pilhas que liberam exosomes. Crédito de imagem: Meletios Verras/Shutterstock

A arma secreta

Os cientistas que trabalham no estudo actual utilizaram os organelles da pilha chamados exosomes. Estas são bolhas minúsculas limitadas pelas membranas e liberadas pelas pilhas a fim levar moléculas do sinal a outras pilhas. Estes sacos membranosos naturais, ou as vesículas, são biocompatible assim como capazes de levar cargas úteis em torno do corpo. Não estimulam uma reacção imune porque são parte de próprio corpo do anfitrião. Além disso, há muitos exosomes em cada pilha.

O desafio que enfrenta os cientistas era comprimir os dados genéticos necessários dentro dos exosomes nanosized. Para ser eficaz, o código genético deve ser bastante grande em tamanho. A solução chegou no trabalho actual era usar pilhas humanas para fabricar exosomes em uma escala muito grande. Os pesquisadores enriqueceram então a solução resultante para recolher milhões de exosomes e para refinar-los. Estes foram pressionados então no uso como portadores da droga.

Os exosomes têm uma vantagem original - uma vez que são injectados na circulação sanguínea, viajam ao ponto direito para liberar sua carga, sem hesitar. Estes podem cruzar mesmo a barreira do sangue-cérebro sem têm que estam presente em concentrações altas, ao contrário de outras partículas.

O Lee de James do pesquisador descreve os exosomes droga-levando como do “presentes Natal: O presente é interior um o recipiente envolvido que é porte postal pago e apronta-se para ir.” Chamando isto “um nanoparticle terapêutico Natureza-induzido matriz”, diz que se mantêm na doação.

A primeira descoberta

Era em 2017 que o Lee e seu team então descobriram uma técnica nova para ajudar a converter pilhas adultas em qualquer tipo exigido da pilha que poderia tratar condições da doença em próprio corpo do paciente. Este método novo chamado nanotransfection do tecido teve o potencial avançar a medicina regenerativa. Aqui empregaram uma microplaqueta que usasse a nanotecnologia para descarregar em linha recta sua carga das biomoléculas nas camadas da pele, para estimular a diferenciação das células epiteliais em outros tipos de pilha como necessários.

Os pesquisadores fizeram a descoberta mais adicional que nanotransfection do tecido trabalhado através dos exosomes - estes eram os veículos que transportaram os estímulos regeneratives em pilhas profundamente abaixo da superfície da pele.

O passo seguinte

No estudo actual, adaptaram este para desenvolver uma técnica nova que dublassem o nanoporation celular.

Aqui, puseram aproximadamente milhão pilhas doadas dos tecidos humanos, tais como as pilhas mesenchymal recuperadas da gordura humana, sobre um chip de silicone especialmente alterado projetado no nanoscale. Forçaram então o ADN artificial alterado nas pilhas usando um campo elétrico. Entre os efeitos desta “alimentação forçada” com ADN, as pilhas tiveram que expelir o RNA de mensageiro desnecessário transcrito do ADN sintético, e igualmente reparar os furos que tinham sido criados pela entrada forçosa do ADN.

Para fazer esta, as pilhas usam exosomes para ensacar o lixo, e para restaurar a integridade da membrana. Assim em fazer, liberam os exosomes que contêm a droga (mRNA) codificada para pelo ADN artificial. Os pesquisadores forçaram assim próprias pilhas do corpo para produzir os nanoparticles que contêm o agente terapêutico exigido, a partir do zero, transcrevendo o ADN que novo introduziram.

O uso da electricidade estimular a entrada do ADN sintético teve uma outra vantagem - melhorou o número de genes terapêuticos por 3 ordens de grandeza devido ao número imenso de exosomes liberados pelas pilhas. Isto sinaliza a escalabilidade do modelo a um nível que seja suficiente para produzir um efeito robusto no corpo humano.

O estudo

A selecção dos genes direitos para reparar todo o problema genético é uma etapa crucial neste processo. Aqui, os pesquisadores testaram os efeitos do gene de PTEN em gliomas. Este é um gene que suprima mudanças cancerígenos. Se afetado por mutações inibitórios ou não-funcionais, permite o crescimento não-verificado das células cancerosas.

Para alimentar este às pilhas da glioma, os pesquisadores copiaram o gene exactamente, e introduziram então o ADN artificial. Isto foi transcrito pela pilha em uma molécula do mRNA que dissesse à pilha como fazer uma determinada proteína. Os exosomes produzidos por estas pilhas como parte do processo do reparo e da limpeza contêm este mRNA e podem facilmente cruzar a barreira do cérebro do sangue para entregar o gene terapêutico no local exigido - o cérebro.

As implicações e os benefícios

As vantagens desta terapia são óbvias: os exosomes são nontoxic, e nonimmunogenic. Podem viajar livremente no corpo, cruzando quase cada barreira, incluindo a barreira do sangue-cérebro - que para a maioria de drogas. Além disso, são programados para visar o ponto direito, de modo que não matem inadvertidamente fora pilhas normais.

Promova o teste mostrou que a maioria dos exosomes eram prováveis terminar acima no tumor cerebral e inibir o crescimento da pilha do tumor comparado a outras moléculas usadas como controles. Isto significa que independentemente dos tumores cerebrais, esta terapia poderia entregar genes do reparo nas condições como a doença de Alzheimer e de Parkinson.

O Lee diz, “esperançosamente, um dia este pode ser usado para necessidades médicas,” Lee disse. “Nós fornecemos o método. Se alguém sabe que tipo da combinação do gene pode curar uma determinada doença mas precisam uma terapia, aqui está.”

Journal reference:

Yang, Z., Shi, J., Xie, J. et al. Large-scale generation of functional mRNA-encapsulating exosomes via cellular nanoporation. Nat Biomed Eng (2019) doi:10.1038/s41551-019-0485-1, https://www.nature.com/articles/s41551-019-0485-1

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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