(PhysOrg.com) - Los investigadores de nanotecnología saben desde hace años que el ARN, el primo del ADN, es una herramienta prometedora para la nanoterapia, en el que los agentes terapéuticos se pueden administrar dentro del cuerpo a través de nanopartículas. Pero las dificultades de producir productos duraderos El ARN terapéutico que permanece estable y no tóxico mientras ingresa a las células objetivo ha planteado desafíos para su progreso.

En dos nuevas publicaciones de la revista Terapia molecular , Peixuan Guo, profesor de ingeniería biomédica de la Universidad de Cincinnati (UC), Doctor, detalla métodos exitosos para producir nanopartículas de ARN grandes y probar su seguridad en la administración de terapias a las células objetivo.

Los articulos, publicación anticipada en línea, representan "dos hitos muy importantes en la nanoterapia de ARN, "dice Guo.

"Un problema en la terapia de ARN es el requisito de generar cantidades relativamente grandes de ARN, ”, Dice. "En esta investigación, nos enfocamos en resolver el problema más desafiante de la producción a escala industrial de grandes moléculas de ARN mediante un enfoque bipartito, descubriendo que el ARNp se puede ensamblar a partir de dos piezas de módulos de ARN más pequeños ".

Guo, Dane y Mary Louise Miller Cátedra de ingeniería biomédica, se desempeña como director del Programa de Asociación de la Plataforma de Alianza para la Nanotecnología en el Cáncer del Instituto Nacional del Cáncer (NCI) en la UC. Ha centrado su investigación en el ARN durante décadas, pionero en su uso como un bloque de construcción versátil para la nanotecnología, o para la ingeniería de sistemas funcionales a escala molecular. En 1987, descubrió un ARN de empaquetado (ARNp) en el virus bacteriófago phi29 que puede hacer funcionar un motor para empaquetar el ADN en la cubierta de la proteína viral. En 1998, su laboratorio descubrió que el ARNp puede autoensamblarse o diseñarse en nanopartículas para engranar el motor.

En su investigación más reciente, Guo y sus colegas detallan múltiples enfoques para la construcción de una molécula de ARNp funcional de 117 bases que contiene ARN de interferencia pequeño (ARNip). Ya se ha demostrado que el ARNip es una herramienta eficaz para silenciar genes en las células, pero los intentos anteriores han producido ARNip químicamente modificado que dura sólo de 15 a 45 minutos en el cuerpo y a menudo induce respuestas inmunes no deseadas.

"Las partículas de pRNA que construimos para albergar siRNA tienen una vida media de entre cinco y 10 horas en modelos animales, no son tóxicos y no producen una respuesta inmunitaria, ”Dice Guo. "El aumento de diez veces el tiempo de circulación en el cuerpo es importante en el desarrollo de fármacos y allana el camino hacia los ensayos clínicos de nanopartículas de ARN como fármacos terapéuticos".

Guo dice que el tamaño de la molécula de ARNp construida es crucial para la administración eficaz de agentes terapéuticos a los tejidos enfermos.

"Las nanopartículas de ARN deben estar dentro del rango de 15 a 50 nanómetros, "Él dice, "lo suficientemente grande para ser retenido por el cuerpo y no ingresar a las células al azar, causando toxicidad, pero lo suficientemente pequeño como para entrar en las células objetivo con la ayuda de las recepciones de la superficie celular.

En el papel, "Ensamblaje de nanopartículas terapéuticas de ARNp-ARNip utilizando un enfoque bipartito, ”Guo y sus colegas utilizaron dos fragmentos de ARN sintético para crear el ARNp de 117 bases, que fue capaz de ensamblarse con otras moléculas de ARNp y funcionar en el motor viral del bacteriófago phi29 para empaquetar el ADN.

"El enfoque de dos piezas en la síntesis de ARNp superó los desafíos de las limitaciones de tamaño en la síntesis química de nanopartículas de ARN, ”, Escribió Guo. "Las nanopartículas resultantes fueron competentes para administrar y liberar terapias a las células y silenciar los genes dentro de ellas. La capacidad de sintetizar químicamente estas nanopartículas permite una mayor modificación química del ARN para lograr estabilidad y orientación específica".

La segunda publicación, "Caracterización farmacológica de nanopartículas de ARNp phi29 monoméricas sintetizadas químicamente para administración sistémica, ”Se basa en esa investigación, demostrando que las nanopartículas de ARNp tridimensionales modificadas se fabricaron fácilmente mediante el enfoque de dos piezas. Las nanopartículas modificadas eran resistentes a enzimas comunes que pueden atacar y degradar el ARN y permanecieron química y metabólicamente estables.

Es más, cuando se administra a las células diana en un modelo animal, las nanopartículas no eran tóxicas y no inducían una respuesta inmune, permitiendo que las nanopartículas se unan a las células cancerosas in vivo.

Estudios anteriores han incluido ARNip terapéutico en un recubrimiento de polímero o liposoma para su administración a las células.

"Hasta donde sabemos, Esta es la primera nanopartícula de ARN desnudo que se ha examinado exhaustivamente farmacológicamente in vivo y se ha demostrado que es segura. además de entregarse a los tejidos tumorales mediante un mecanismo de focalización específico, ”, Dice. "Sugiere que las nanopartículas de ARNp sin recubrimiento tienen todas las características farmacológicas preferidas para servir como una plataforma de nanoentrega eficiente para amplias aplicaciones médicas".