Una nueva forma física de proteínas desarrollada por investigadores de la Universidad de Texas en Austin podría mejorar drásticamente los tratamientos para el cáncer y otras enfermedades. así como superar algunos de los mayores desafíos en terapéutica:entregar medicamentos a los pacientes de manera segura, fácil y eficazmente.

La estrategia de formulación de proteínas, desarrollado por profesores y estudiantes del Departamento de Ingeniería Química de la Escuela de Ingeniería Cockrell, no tiene precedentes y ofrece un enfoque nuevo y universal para la administración de medicamentos, uno que podría revolucionar el tratamiento del cáncer, artritis y enfermedades infecciosas.

"Creemos que este descubrimiento de una nueva forma altamente concentrada de proteínas, grupos de moléculas de proteínas individuales, es una innovación disruptiva que podría transformar la forma en que luchamos contra las enfermedades". "dijo Keith P. Johnston, profesor de ingeniería química y miembro de la Academia Nacional de Ingeniería. "Se requirió la integración de contribuciones desafiantes en ciencia e ingeniería fundamentales de tres de nuestros grupos de investigación en ingeniería química".

La investigación, dirigido por Johnston, El profesor de ingeniería química Thomas M. Truskett y la profesora asistente Jennifer Maynard, se publicó en línea recientemente antes de una versión impresa que aparecerá pronto en el ACS Nano diario.

"El verdadero desafío en el desarrollo de terapias es cómo se las administra a los pacientes". Dijo Maynard.

Típicamente, Los biofármacos proteicos se administran por vía intravenosa en concentraciones diluidas en un hospital o clínica. Los científicos e ingenieros han intentado durante mucho tiempo producir medicamentos seguros en concentraciones más altas, para que un paciente pueda autoinyectarse las drogas en casa, similar a una inyección de insulina. Pero hacerlo se ha visto obstaculizado por el hecho de que las proteínas, en formulaciones de alta concentración, forman agregados que podrían ser peligrosos para los pacientes y geles que no se pueden inyectar.

El equipo de investigación de Cockrell School ha introducido una nueva forma física de proteínas, mediante el cual las proteínas se empaquetan en altamente concentradas, grupos del tamaño de un nanómetro que pueden pasar a través de una aguja a un paciente para tratar una enfermedad. La nueva composición evita las trampas de intentos anteriores porque las proteínas de los fármacos están agrupadas tan densamente que no se despliegan ni forman agregados peligrosos.

"Este concepto físico general para formar altamente concentrados, aún estable, dispersiones de proteínas es una nueva dirección importante en la ciencia de las proteínas, "Dijo Johnston.

Un avance clave se produjo en 2004, cuando Truskett predijo que los medicamentos a base de proteínas en solución serían estables si de alguna manera pudieran formularse en concentraciones ultra altas. En ese tiempo, Johnston tenía nanopartículas de proteína estable concentrada pero no sabía cómo dispersarlas en forma inyectable.

En 2009, El equipo formó nanoclusores de proteínas en agua simplemente ajustando correctamente el pH (para reducir la carga de proteínas) y agregando azúcar para agrupar las moléculas de proteína. Tras la dilución o inyección subcutánea en un ratón, las proteínas se vuelven a separar para formar moléculas estables individuales con actividad biológica. Una vez inyectado, la proteína en el torrente sanguíneo ataca las células y los tumores dirigidos de manera similar a la proteína administrada a través de la terapia intravenosa. Proporcionar una hoja de ruta para mejorar el diseño de nanoclusters, estudiantes graduados de ingeniería química, Andrea Miller y Ameya Borwankar trabajaron con Truskett y Johnston para desarrollar una nueva teoría termodinámica.

Otro gran avance para el equipo se produjo en 2009 cuando un senior de ingeniería química, Brian Wilson, creó una dispersión transparente de proteína extremadamente concentrada, que más tarde se descubrió que estaba formado por nanoclusters.

"A través de las discusiones de Brian sobre la investigación tanto dentro como fuera del aula, Numerosos estudiantes de pregrado en UT ahora se están dando cuenta de las enormes oportunidades que tienen para contribuir a la ciencia, ingeniería y salud humana cuando se involucran en proyectos de investigación, "Dijo Johnston.

Desde que comenzó la investigación en 2004, Se han presentado tres solicitudes de patente a través de la Oficina de Comercialización de Tecnología de la universidad.