Vezicule inspirate din natură deschid noi căi pentru terapiile de medicină de precizie
O revoluție tăcută are loc în medicina modernă: dezvoltarea de medicamente își propune să treacă de la gestionarea bolilor la corectarea acestora prin terapii cu ARN și editare genetică.
Cu toate acestea, livrarea acestor tratamente în mod sigur și precis către celulele țintă rămâne o provocare majoră, în special în organe greu accesibile, precum creierul și rinichii.
Recent, o echipă de cercetători de la Facultatea de Medicină a Universității din Ottawa a prezentat dovezi convingătoare că o soluție elegantă, inspirată din natură, se află în structuri ultra-mici, asemănătoare cu bulele, numite vezicule extracelulare mici (sEV-uri). Acești mesageri metabolici, rafinați de-a lungul a milioane de ani de evoluție, transportă ARN – un acid nucleic înrudit chimic cu ADN-ul – și alte molecule între celule.
Pe scurt, descoperirile echipei de cercetare arată că nu toate sEV-urile sunt la fel: celula de origine determină destinația lor, unele vezicule țintind în mod natural țesuturi specifice din organism.
Această descoperire ar putea deschide noi strategii puternice pentru livrarea precisă și eficientă a terapiilor de generație următoare, folosind aceste particule la scară nanometrică.
Dr. Derrick Gibbings, autor principal al acestui studiu inovator publicat în revista Cell Biomaterials, afirmă că echipa internațională de cercetare (care a inclus și oameni de știință din Brazilia și Statele Unite) s-a inspirat din biologie.
„Abordarea noastră a fost să învățăm din natură – și să lucrăm cu natura – pentru a găsi sEV-uri care ar putea livra către țesuturile și celulele unde există cele mai convingătoare ținte pentru terapiile siRNA”, spune el, referindu-se la un instrument puternic pentru a suprima expresia unor gene specifice. „Și pentru a identifica ținte cu populații mari de pacienți și nevoi ridicate.”
Aceasta este o chestiune importantă, deoarece în ultima decadă a existat un interes considerabil pentru sEV-uri și potențialul lor ca vehicule de livrare a medicamentelor. Totuși, până acum, abordarea nu a fost întotdeauna de succes, deoarece companiile globale au investit masiv în avansarea acestei tehnologii, dar au întâmpinat dificultăți în a obține rezultate, presupunând că un singur tip de sEV ar putea funcționa universal în organism.
Dr. Gibbings susține că această abordare a ignorat un principiu de bază al biologiei: comunicarea între celule este extrem de specifică. El afirmă că „faptul că comunicarea prin vezicule extracelulare este foarte țintită și controlată nu ar trebui să surprindă dacă ne gândim la sEV-uri ca la un dispozitiv de comunicare biologic.”
În loc să încerce să impună o soluție universală, echipa sa de cercetare a adoptat o cale diferită. Colaboratorii multidisciplinari au explorat modul în care sEV-urile se comportă în mod natural și au selectat acelea care sunt cele mai potrivite pentru a ajunge la țesuturile specifice pe care le vizează.
Iată cum descrie Dr. Gibbings abordarea lor țintită: „sEV-urile transportă mesaje specifice către celule specifice. Dacă casa ta ia foc, nu suni chirurgul cardiac sau mecanicul. Dacă computerul tău se blochează, nu suni instalatorul.”
Această strategie de bun-simț a dat roade. Echipa a identificat sEV-uri care, atunci când sunt injectate în fluxul sanguin, pot livra siRNA direct către rinichi, reducând simptomele bolii în modele murine ale bolii cronice de rinichi.
În mod important, au descoperit, de asemenea, că sEV-urile pot livra cu succes tratamente către creier atunci când sunt administrate direct în sistemul nervos central, îmbunătățind rezultatele într-un model de boală neurodegenerativă.
Echipa a demonstrat sistematic un succes similar în modele de animale mai mari, cu rezultate care s-au scalat predictibil în funcție de dimensiunea corpului și care nu au fost modificări substanțiale din cauza diferențelor biologice specifice speciilor. Această dovadă sugerează că abordarea cercetătorilor ar putea avea un potențial de aplicare bun în tratamentele pentru oameni pe viitor.
Studiul echipei se bazează pe decenii de progrese promițătoare în terapiile siRNA, care aparțin unei clase de medicamente care utilizează molecule mici de ARN intervenient. Așa cum menționează Dr. Gibbings: „siRNA-urile sunt terapii incredibile… O singură doză… poate bloca expresia unei gene cauzatoare de boală timp de 6 luni.”
Există diverse obstacole care trebuie depășite. Producerea sEV-urilor la scară largă și îmbunătățirea duratei de acțiune a tratamentelor cu siRNA în organism sunt poate principalele provocări pentru comunitatea științifică globală. Cu toate acestea, Dr. Gibbings este optimist. El și echipa sa caută acum parteneri pentru a avansa tehnologia către studii clinice, cu un accent deosebit pe bolile renale severe care au în prezent opțiuni de tratament limitate.
„Am colectat o mulțime de date care arată că sEV-urile pot fi vehicule de livrare eficiente, sigure și scalabile. Sperăm să convingem investitorii sau partenerii din industrie să colaboreze cu noi pentru a avansa aceste terapii către studii clinice. Alternativ, aș dori să găsesc medici cu care să colaborăm pentru a avansa aceste terapii în cadrul universității”, afirmă Dr. Gibbings.
El este deosebit de optimist în privința posibilității de a utiliza această terapie pentru o boală renală cronică cauzată de o variație genetică în gena APOL1. „Există un număr foarte mare de pacienți, iar aceștia progresează frecvent până la a avea nevoie de transplanturi și, de asemenea, mor din cauza acestei boli.”
Lucrările recent publicate sub conducerea lui Dr. Gibbings fac parte din numeroase colaborări impactante axate pe vezicule extracelulare în comunitatea de cercetare din Ottawa. Printre cercetătorii proeminenți în acest domeniu se numără Dr. Dylan Burger, care a devenit un lider național și internațional în această arie în expansiune, iar Dr. John Bell și Carolina Ilkow folosesc expertiza lor de vârf pentru a dezvolta EV-uri pentru tratamentele împotriva cancerului.
Pentru că veziculele extracelulare sunt prea mici pentru a fi vizibile cu majoritatea microscopurilor, nu există o lipsă de provocări în studierea lor. Cu toate acestea, Dr. Gibbings descrie acest domeniu ca fiind unul deosebit de interesant pentru investigațiile medicale care explorează mecanismele de comunicare la distanță ale celulelor și modul în care pot trata o serie de boli complexe.
„Este ca și cum am descoperit că celulele folosesc un nou mediu precum telefoanele sau TikTok pentru comunicare și nu doar conversații față în față”, spune el. „Așadar, descoperim ce informații și mesaje împărtășesc și cum putem reprograma acest lucru pentru a trata bolile.”
