el suministro de proteínas saludables directamente a las células humanas para reemplazar las proteínas que funcionan mal, se considera uno de los enfoques más directos y seguros para el tratamiento de enfermedades. Pero su eficacia se ha visto limitada por la baja eficiencia de suministro y la escasa estabilidad de las proteínas. que con frecuencia se descomponen y digieren por las enzimas proteasas de las células antes de que alcancen su objetivo previsto.

En lo que podría indicar un avance importante en la terapéutica de proteínas, Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA han desarrollado una nueva plataforma de administración intracelular que utiliza nanocápsulas compuestas por un núcleo de proteína única con una capa de polímero delgada que puede diseñarse para degradarse o permanecer estable en función del entorno celular. .

Su investigación aparece el 29 de diciembre en la edición de enero de 2010 de la revista. Nanotecnología de la naturaleza y actualmente está disponible en línea.

"Para las proteínas en general, es muy difícil atravesar la membrana celular. La proteasa suele digerirlo, hacer de la estabilidad un problema, "dijo el autor principal del estudio, Yunfeng Lu, un profesor de UCLA de ingeniería química y biomolecular. "Aquí, hemos podido utilizar esta nueva tecnología para estabilizar la proteína, lo que hace que sea muy fácil atravesar la membrana celular, permitiendo que la proteína funcione correctamente una vez dentro de la célula. Este es uno de nuestros mayores logros ".

Las nanocápsulas son recipientes submicroscópicos compuestos por un núcleo aceitoso o acuoso, en este caso una sola proteína, rodeado por una fina capa de Membrana de polímero permeable de aproximadamente varios a decenas de nanómetros de espesor. Las membranas de las nanocápsulas utilizadas en el nuevo método de administración de UCLA pueden degradarse o permanecer intactas dependiendo del tamaño de los sustratos moleculares con los que debe interactuar su proteína incrustada.

Las nanocápsulas no degradables son más estables, y los sustratos moleculares pequeños pueden difundirse fácilmente a la proteína incrustada en el interior. Mientras tanto, la piel no degradable de la cápsula protege la carga de los ataques de proteasas y estabiliza la proteína de otros factores. como temperaturas y niveles de pH variables.

Sin embargo, una piel no degradable también puede evitar que sustratos de mayor peso molecular lleguen a la proteína incrustada. Para que la proteína pueda interactuar con un sustrato grande, también se puede utilizar una piel degradable.

Cuando la célula absorbe la nanocápsula de proteína, permanecerá dentro del endosoma inicialmente. Los endosomas generalmente tienen niveles de pH más bajos que el entorno celular exterior; el pH más bajo provoca la degradación de la capa superficial del polímero, liberando la carga proteica intracelularmente.

El equipo de investigación dirigido por el coautor del estudio, Yi Tang, un profesor de UCLA de ingeniería química y biomolecular, también ha demostrado que dichas capas cutáneas también se pueden degradar incorporando componentes que son sensibles a las proteasas. Este enfoque también permitirá una entrega más específica de las proteínas.

El nuevo estudio ha demostrado que ahora se pueden administrar múltiples proteínas a las células con alta eficiencia y actividad, pero baja toxicidad. permitiendo posibles aplicaciones en terapias con proteínas, vacunas, imagen celular, seguimiento de tumores, terapias contra el cáncer e incluso cosméticos.

"Cubrir la carga útil de proteínas con una capa polimérica proporciona una mayor estabilidad en la circulación, donde hay muchas proteasas para degradar la proteína desnuda, "dijo Lily Wu, profesor de farmacología médica y molecular en la Escuela de Medicina David Geffen de UCLA y autor del estudio. "Esto será claramente ventajoso para mejorar la eficacia de la administración.

"Más lejos, es muy importante la capacidad de entregar carga intracelular y de controlar la liberación de la carga proteica mediante el pH u otros parámetros ambientales, ", dijo." Mejorar la seguridad, La eficiencia y la entrega dirigida de la carga útil de proteínas es el santo grial de la medicina moderna. Esta nueva tecnología es prometedora en todos estos aspectos y por eso es tan emocionante para mí ".

"Ahora, muchas terapias proteicas disponibles solo actúan fuera de la célula porque ha sido difícil administrar las proteínas dentro de la célula, "dijo Tatiana Segura, profesor de UCLA de ingeniería química y biomolecular y coautor del estudio.

El equipo espera que la nueva tecnología sirva como plataforma de entrega para cualquier tipo de proteína o fármaco proteico. Aunque el estudio, cuando se envió originalmente, describió el uso de la tecnología con cinco proteínas diferentes, en el poco tiempo desde, el equipo se ha expandido a más de dos docenas de proteínas diferentes.

"Creo que el siguiente paso importante es aplicar esta tecnología de forma relevante, modelo de enfermedad preclínica, ", Dijo Wu." Basado en los resultados prometedores de una mayor eficiencia de entrega en las células, También anticipo una mayor eficacia en modelos animales preclínicos.

"A la larga, la esperanza es desarrollar nueva tecnología que pueda marcar la diferencia en la vida de los pacientes, ", dijo." Me siento muy afortunada de poder colaborar con este grupo de élite de ingenieros químicos en este emocionante proyecto ".