Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University desenvolveram uma nova molécula que transporta DNA para dentro de células biológicas, com o objetivo de tratar ou vacinar contra doenças. Muitos métodos existentes baseiam-se em moléculas fortemente carregadas positivamente, que podem causar inflamações prejudiciais. A equipe conseguiu contornar esse problema usando uma molécula neutra e um novo método de ligação de DNA, introduzindo assim o DNA nas células. Experimentos bem-sucedidos em camundongos oferecem esperança para terapias mais eficazes.
Nas últimas décadas, cientistas desenvolveram novas terapias que introduzem informações genéticas nas células. Essas informações, na forma de DNA e RNA, podem ser integradas permanentemente aos genes ("terapia gênica") ou usadas temporariamente pelas instalações de produção de proteínas da célula para fabricar proteínas e moléculas terapêuticas. Um grande desafio é introduzir o DNA ou RNA na célula em primeiro lugar. Após a injeção no corpo, a membrana celular representa uma barreira física e, acima de tudo, as moléculas precisam chegar às células intactas.
É aí que entram os veículos de transporte. Em vez de usar as moléculas de DNA ou RNA "nuas", elas podem ser incorporadas em complexos que são mais facilmente absorvidos pelas células. Para o DNA plasmidial, pequenos trechos de DNA que codificam a produção de alguns genes, o uso de polímeros carregados positivamente é um método de transporte comum. Como o DNA é carregado negativamente, ele pode se ligar às cargas positivas de um polímero longo, formando um complexo que pode ser absorvido pelas células. No entanto, essa abordagem não é isenta de problemas. Por exemplo, moléculas carregadas positivamente podem causar inflamação no local da injeção. Elas também podem atrair outras moléculas carregadas negativamente em sua vizinhança e formar agregados. No caso de injeção intramuscular, isso também afeta a matriz extracelular do tecido muscular.
Para superar esse desafio, uma equipe liderada pelo Professor Shoichiro Asayama, da Tokyo Metropolitan University, sintetizou um polímero sem carga com uma base de timina "pegajosa" em sua extremidade – um dos quatro blocos de construção do DNA. O polímero utilizado foi o polietilenoglicol (PEG), uma molécula "inerte" conhecida no corpo. No entanto, a base de timina não consegue se ligar ao DNA sem ajuda. Foi aí que a equipe utilizou um processo chamado "annealing". Quando uma molécula de DNA plasmidial é levemente aquecida, sua dupla hélice pode se desenrolar parcialmente. Na presença dessa molécula, a base de timina pode se ligar fracamente à estrutura exposta por meio de ligações de hidrogênio, formando um complexo entre a nova molécula e o DNA.
Ao examinar a relação entre o número de filamentos de timina-PEG e o DNA, a equipe conseguiu otimizar sua formulação. Em experimentos com camundongos, eles demonstraram com sucesso que seu complexo aumentou a captação de DNA por células de camundongo em até 14 vezes em comparação com o filamento de DNA "nu". Seu novo "complexo terminal de mononucleobase (SNTC)", uma ligação sem carga, promete melhorar e expandir o escopo de terapias que dependem da transferência bem-sucedida de informações genéticas.
Este trabalho foi apoiado por uma bolsa de pesquisa (B) da Japan Society for the Promotion of Science (Número de subsídio 21H03820) e pelo "Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (ARIM)" do Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia (MEXT), Número de subsídio JPMXP1224 UT0029.
DOI
