Reavaliando as Estratégias de Entrega de mRNA para Terapias
Novos métodos de entrega de mRNA podem diminuir a necessidade de modificações.
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Índice
- Os Desafios com o mRNA
- Qual É a Dela com as Modificações de Nucleosídeos?
- O Grande Debate: Modificar ou Não Modificar?
- Comparando Métodos de Entrega
- O Que os Cientistas Fizeram?
- Resultados do Experimento
- Um Olhar Mais Próximo na Expressão do mRNA
- Caminho Não-Endossomal Ganha Novamente
- Nem Todos os Sistemas Imunológicos São Iguais
- Expressão Sustentada de mRNA
- Explorando Diferentes Tipos de mRNA
- Uma Palavra sobre Nanopartículas Lipídicas
- Principais Conclusões
- Conclusão
- Fonte original
mRNA, ou ácido ribonucléico mensageiro, é um tipo de molécula que tem um papel chave em como nossos corpos produzem proteínas. Recentemente, os cientistas têm explorado usar mRNA como uma forma de ajudar a tratar doenças. Pense no mRNA como uma receita que diz às nossas células como fazer proteínas importantes, como aquelas necessárias para nosso sistema imunológico funcionar direito. Se conseguirmos achar maneiras de entregar essa receita de forma segura e eficaz, isso pode levar a novos tratamentos para várias doenças.
Os Desafios com o mRNA
Um dos principais problemas de usar mRNA na terapia é que ele pode ser instável. Isso quer dizer que pode se quebrar facilmente e talvez não faça seu trabalho direito. Além disso, nosso sistema imunológico às vezes reage com muita força ao mRNA, tratando-o como um intruso indesejado. Os cientistas acharam jeitos de deixar o mRNA mais estável e diminuir sua capacidade de ativar uma resposta imunológica. Uma das sacadas é mudar alguns dos blocos de construção do mRNA, conhecidos como Nucleosídeos, para que nossos corpos os aceitem melhor.
Qual É a Dela com as Modificações de Nucleosídeos?
Nucleosídeos são os ingredientes básicos que formam o mRNA. Ao ajustar esses ingredientes, os pesquisadores esperam deixar o mRNA mais eficaz. O pseudo-uridina é uma dessas alterações conhecidas que ajudam a tornar o mRNA mais aceitável para nosso sistema imunológico. Estudos descobriram que usar certos nucleosídeos modificados, como o N1 metil pseudo-uridina, pode melhorar bastante como o mRNA faz as células produzirem as proteínas desejadas enquanto mantém o sistema imunológico calmo.
O Grande Debate: Modificar ou Não Modificar?
Pesquisas recentes, no entanto, começaram a questionar se essas modificações são sempre necessárias. Alguns estudos sugerem que se o mRNA for entregue em uma bolha protetora chamada nanopartícula lipídica, ele pode realizar seu trabalho bem sem precisar dessas modificações. Isso leva à grande pergunta: Será que realmente precisamos modificar o mRNA se estamos entregando de um jeito que o protege?
Comparando Métodos de Entrega
Nesta exploração, os cientistas decidiram comparar duas formas principais de entregar mRNA nas células: o caminho endossomal e o caminho não-endossomal.
Caminho Endossomal: Esse método envolve o mRNA entrando na célula pelo compartimento que lida com materiais externos, como um caminhão de entrega preso no trânsito. É complicado e pode levar a respostas imunológicas se o mRNA não for modificado direito.
Caminho Não-Endossomal: Aqui, o mRNA é entregue diretamente na célula, desviando do trânsito usual. Esse método mostrou resultados melhores em fazer o mRNA funcionar sem ativar alarmes no sistema imunológico.
O Que os Cientistas Fizeram?
Para responder às perguntas em aberto, os pesquisadores pegaram algumas células imunológicas e entregaram tanto mRNA modificado quanto não modificado através de ambos os métodos de entrega. Eles queriam ver quão bem o mRNA funcionava e se o sistema imunológico reagia.
Resultados do Experimento
Um Olhar Mais Próximo na Expressão do mRNA
Em estudos com linhagens celulares, os cientistas descobriram que o mRNA se expressava mais quando entregue pelo caminho não-endossomal em comparação com o caminho endossomal. As células que receberam mRNA não modificado através do caminho não-endossomal mostraram uma boa produção de proteínas sem muita confusão do sistema imunológico. Por outro lado, quando os cientistas usaram o caminho endossomal, o mRNA modificado era necessário para evitar o caos do sistema imunológico.
Caminho Não-Endossomal Ganha Novamente
Continuando a escavar os efeitos dos métodos de entrega, os resultados mostraram que o tipo de modificação de nucleosídeo usado não fez muita diferença ao usar o caminho não-endossomal. Basicamente, mRNA não modificado e modificado se saíram igualmente bem sem respostas inflamatórias. Em contraste, quando o caminho endossomal estava envolvido, as modificações eram essenciais para reduzir as reações imunológicas.
Nem Todos os Sistemas Imunológicos São Iguais
Curiosamente, quando os pesquisadores analisaram de perto um tipo diferente de célula imunológica, conhecido como macrófagos derivados de medula óssea primária, o padrão permaneceu o mesmo. Essas células primárias também mostraram melhor expressão de mRNA pelo caminho não-endossomal com menos respostas inflamatórias.
Expressão Sustentada de mRNA
Outro experimento verificou se o mRNA entregue por diferentes rotas poderia continuar produzindo proteínas ao longo do tempo. Quando o mRNA modificado foi entregue pelo caminho endossomal, foi eficaz. Mais importante, tanto o mRNA não modificado quanto o modificado entregues pelo caminho não-endossomal mantiveram seus níveis de expressão felizmente por um período mais longo em comparação com o mRNA não modificado via entrega endossomal.
Explorando Diferentes Tipos de mRNA
Não parando por aí, os pesquisadores queriam ter certeza de que suas descobertas não estavam limitadas a um tipo de mRNA. Eles testaram um mRNA diferente que codifica para uma proteína fluorescente verde. Isso permitiu que eles vissem visualmente a proteína em ação usando uma técnica chamada citometria de fluxo. Os resultados ecoaram o que já haviam observado: o caminho não-endossomal levou a uma melhor expressão de mRNA, independentemente de o mRNA ter sido modificado.
Uma Palavra sobre Nanopartículas Lipídicas
Ao usar mRNA para terapias, é comum usar nanopartículas lipídicas para proteger e entregar o mRNA de forma eficaz. No entanto, tanto adicionar essas alterações ao mRNA quanto usar as nanopartículas lipídicas pode tornar o processo mais caro e complexo. Entender se modificações são necessárias em certos métodos de entrega poderia simplificar esse processo.
Principais Conclusões
- Métodos de entrega não-endossomais podem permitir uma expressão eficaz de mRNA sem precisar modificar os nucleosídeos.
- O mRNA modificado pode ainda ser necessário ao usar o caminho endossomal para evitar reações fortes do sistema imunológico.
- Estudos anteriores que focaram em mRNA modificado frequentemente usaram nanopartículas lipídicas, mas este estudo sugere que isso pode não ser sempre necessário.
- As descobertas podem ter implicações para futuros tratamentos e pesquisas, especialmente em como engenhamos células imunológicas fora do corpo (ex vivo) para terapias.
Conclusão
Resumindo, os pesquisadores descobriram que ao entregar mRNA por métodos não-endossomais, pode não haver mais necessidade de modificações como o N1-metil pseudo-uridina. Essa realização abre as portas para estratégias mais simples e econômicas quando se trata de desenvolver terapias baseadas em mRNA. E, se isso significa uma chance melhor de tratar doenças enquanto economizamos um pouco, quem não gostaria disso?
Título: Ex Vivo Delivery of mRNA to Immune Cells Via a Non-Endosomal Route Obviates the Need for Nucleoside Modification
Resumo: Base modification and the use of lipid nanoparticles (LNPs) are thought to be essential for efficient in vivo delivery and expression of mRNA. However, for ex vivo immune cell engineering, the need for either of the two is unclear. Previous reports have suggested that nucleic acids may be efficiently delivered to immune cells ex vivo, through a non-endosomal delivery route, but the need for base modification has not been determined. Herein, we demonstrate that when a non-endosomal delivery method is used, unmodified mRNA performs equally well to the commonly used base-modified mRNA, including the N1 methyl pseudo-uridine modification, in terms of protein expression and inflammatory response in cells. However, if an endosomal delivery route is used, then N1 methyl pseudo-uridine modification is necessary for high expression and low inflammatory response, as demonstrated by others as well. Overall, we show that non-endosomal mRNA delivery renders nucleoside modifications non-essential, and that unmodified mRNA combined with non-endosomal delivery route may be used for efficient ex vivo mRNA-based engineering of immune cells.
Autores: Bartika Ghoshal, Debajyoti Chakraborty, Manish Nag, Raghavan Varadarajan, Siddharth Jhunjhunwala
Última atualização: 2024-11-03 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.31.621287
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.31.621287.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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