Plataforma de lançamento para perda de peso: tecnologia espacial aumenta a eficácia do tratamento com mRNA da obesidade

Inspirando-se na tecnologia do ônibus espacial, pesquisadores da Penn Engineering desenvolveram um novo método para sintetizar um elemento crucial das nanopartículas lipídicas (LNPs). Esses LNPs são fundamentais na administração de terapias de mRNA, como Pfizer-BioNTech e Moderna COVID 19 vacinas, melhorando a simplicidade da produção de LNP e a sua eficácia no transporte de mRNA para as células para tratamentos médicos.

Em um artigo em NNatureza Comunicações, Michael J. Mitchell, professor associado do Departamento de Bioengenharia, descreve uma nova maneira de sintetizar lipidóides ionizáveis, componentes químicos essenciais dos LNPs que ajudam a proteger e fornecer cargas medicinais. Para este artigo, Mitchell e seus co-autores testaram a entrega de um medicamento de mRNA para o tratamento da obesidade e ferramentas de edição genética para o tratamento de doenças genéticas.

Simplificando o Processo de Produção

Experiências anteriores mostraram que os lipidóides com caudas ramificadas têm melhor desempenho na entrega de mRNA às células, mas os métodos para criar estas moléculas são demorados e dispendiosos. “Oferecemos uma nova estratégia de construção para a síntese rápida e econômica desses lipidóides”, diz Xuexiang Han, estudante de pós-doutorado no Laboratório Mitchell e co-primeiro autor do artigo.

As novas moléculas, inspiradas no design dos foguetes de reforço gêmeos do ônibus espacial, melhoram a eficácia das nanopartículas lipídicas na distribuição de medicamentos, ao mesmo tempo que simplificam sua fabricação. Crédito: Laboratório Mitchell

O método envolve a combinação de três produtos químicos: uma “cabeça” de amina, duas “caudas” de alquil epóxido e, finalmente, duas “caudas ramificadas” de cloreto de acila. A semelhança do lipidóide completo com um ônibus espacial preso a dois foguetes de reforço não é coincidência: na faculdade, lembra Han, um documentário sobre o ônibus espacial o deixou impressionado com o design dos foguetes de reforço sólidos que permitiram que o ônibus espacial entrasse em órbita. “Achei que poderíamos acrescentar duas caudas ramificadas como 'reforços' no lipidóide para promover a entrega de mRNA”, diz Han.

Na verdade, a adição das caudas ramificadas levou a um aumento impressionante na capacidade dos LNPs equipados com o novo lipidóide de entregar mRNA às células-alvo, tal como um foguete cujos propulsores lhe permitem penetrar mais facilmente na atmosfera. “Vimos um aumento dramático de um hormônio que regula o metabolismo das células-alvo após a entrega de mRNA usando esses lipidóides, o que é realmente emocionante quando se considera isso como uma forma de tratar a obesidade”, diz Mitchell.

Referência: “Síntese combinatória in situ de lipidóides ramificados degradáveis ​​para entrega sistêmica de terapêutica de mRNA e editores de genes” por Xuexiang Han, Junchao Xu, Ying Xu, Mohamad-Gabriel Alameh, Lulu Xue, Ningqiang Gong, Rakan El-Mayta, Rohan Palanki, Claude C. Warzecha, Gan Zhao, Andrew E. Vaughan, James M. Wilson, Drew Weissman e Michael J. Mitchell, 26 de fevereiro de 2024, Comunicações da Natureza.
DOI: 10.1038/s41467-024-45537-z

Este estudo foi conduzido na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade da Pensilvânia e apoiado pelo Instituto Nacional de Saúde (Prêmio DP2 TR002776); Prêmio Burroughs Wellcome Fund Career na Interface Científica; Prêmio CAREER da National Science Foundation (CBET-2145491) e da American Cancer Society (Grant RSG-22-122-01-ET).

Outros coautores incluem Junchao Xu, Lulu Xue, Ningqiang Gong e Rohan Palanki da Penn Engineering; Mohamad-Gabriel Alameh, Rakan El-Mayta, Claude C. Warzecha, James M. Wilson e Drew Weissman na Perelman School of Medicine da Penn; Gan Zhao e Andrew E. Vaughan da Penn Vet; e Ying Xu, da Case Western Reserve University.