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Micropartículas: A pequena arma no tratamento de doenças

Hoje em dia, combatemos diversas doenças utilizando vacinas e administração de fármaco via intravenosa. No entanto o problema desse método é a liberação do fármaco no corpo humano. Geralmente a liberação é realizada sem controle, sendo muitas vezes necessária mais de uma dose para que surja algum efeito no paciente.

Uma alternativa são micropartículas construídas de polímeros biocompatíveis (que possuem afinidade com organismos vivos e não são tóxicos) para auxiliar na entrega de fármacos. Essas micropartículas auxiliam na liberação do fármaco de forma sustentada. Por serem geralmente construídas de géis porosos e não tóxico como: colágeno, alginato ou agarose. Esses materiais são mais facilmente assimiladas pelo organismo humano.

Figura: Ilustração de biomoléculas. Créditos: Phys.org

Mas afinal, como ocorre essa liberação sustentada? Como se trata geralmente de uma matriz porosa, a transferência de massa ocorre nos poros, o que dificulta que a entrega dos fármacos seja liberada toda de uma vez. A liberação ocorre de forma gradual e contínua. Outro fator interessante é que as micropartículas podem ser modificadas para atingir uma célula alvo, por exemplo, células tumorais. É possível modificar a superfície da micropartícula com alguma proteína sinalizadora para aquele tipo específico de célula, tornando a entrega do fármaco mais efetiva.

Segundo a mestranda Bruna Gregatti de Carvalho, que trabalha como a produção de micropartículas de alginato na Universidade Estadual de Campinas, o uso das micropartículas são interessante no aspecto biotecnológico, visto que o paciente não necessita tomar diversas doses do medicamento. Além disso, a cientista explica que as mesmas micropartículas, também podem ser utilizadas na terapia gênica, visto que protege o material genético: “Mesmo o material genéticas estando dentro de uma nanopartícula, as micropartículas podem ser interessante, visto que ela age como mais uma barreira para a entrega do material, dificultando que o material genético seja degradado pelo o organismo humano”.

Em época em que vacinas e tratamentos convencionais estão sendo questionado, tecnologias como essas podem se tornar poderosas ferramentas ao combate de diversas doenças.

 

Referências
TELLECHEA, A. et al. Alginate and DNA gels are suitable delivery systems for diabetic wound healing. Int. J. Low. Extrem. Wounds (2015).
LI, J & MOONEY, D. Designing hydrogels for controlled drug deliver. Nature reviews materials (2016).

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RNA de interferência, uma nova maneira de proteger plantações contra patógenos

     A história da humanidade foi modificada amplamente a partir do momento que percebemos que somos capazes de manipular, até certo ponto, a natureza. O cruzamento de plantas e de animais para a obtenção de características específicas foi aprimorado ao longo do tempo, aumentando a resistência a doenças, a produtividade e a longevidade.

     Com os avanços em biologia molecular e engenharia genética, aprendemos a inserir e alterar genes responsáveis por características de interesse comercial bem como introduzir genes de resistência a pragas e pesticidas. Além disso, foi possível a obtenção em larga escala de medicamentos e vacinas, como a insulina, os antibióticos e a vacina contra hepatite B. Entretanto, a manipulação genética e seus produtos, os organismos geneticamente modificados (OGM), não são bem vistos por uma boa parcela da população, que prefere optar pelo consumo de produtos de origem orgânica. Mas uma nova metodologia para o silenciamento de genes em plantas, sem alteração do DNA, pode revolucionar o controle de pragas e doenças.

     Proteger as plantas contra infecções virais é uma tarefa complicada, pois é necessário cultivar plantas resistentes aos vírus, caso existam, ou utilizar pesticidas que combatam os animais vetores dos vírus. Os vetores são animais capazes de transmitir a outro ser vivo vírus, bactérias e protozoários causadores de doenças. Atualmente, estima-se que entre 30 e 40% da produção agrícola seja perdida devido a pragas. Com as mudanças climáticas globais, a tendência é que cada vez mais plantações se tornem suscetíveis, uma vez que o aumento global das temperaturas facilita a dispersão de micro-organismos causadores de doenças. Dessa maneira, é cada vez mais evidente que a utilização de técnicas de manejo sustentáveis para plantações seja uma necessidade, com o intuito de reduzir a utilização de agrotóxicos e pesticidas, diminuir a contaminação ambiental, e baratear os custos de produção.

     Liderado pela doutora Neena Mitter, da Universidade de Queensland na Austrália, o grupo de pesquisa desenvolveu um spray contendo ácido ribonucleico (RNA) de dupla fita (dsRNA) capaz de proteger plantas de tabaco (Nicotiana tabacum) contra infecções virais. O RNA é o material genético, de fita simples, responsável pela produção de proteínas nas células e um dsRNA é uma molécula de RNA que está pareada com outra molécula complementar, também de RNA. O dsRNA é acoplado a nanopartículas de argila, esse complexo é então aspergido sobre as folhas das plantas a serem protegidas. Após a aplicação, ocorre a liberação do dsRNA e sua absorção pelas folhas conforme a partícula se degrada. A proteção é baseada no silenciamento de genes essenciais dos vírus estudados, ou seja, a técnica impede a expressão de genes sem os quais os vírus não são capazes de se replicar dentro das células. Com isso, a técnica chama bastante atenção porque se torna uma alternativa à modificação genética de organismos, que pode levar anos até se mostrar segura e eficiente.

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Mecanismo de aplicação, liberação e ação do spray desenvolvido pelos pesquisadores da Universidade de Queensland (Esquema retirado do artigo original).

     A técnica desenvolvida pelo grupo é baseada num sistema de defesa existente em organismos eucariotos (que possuem núcleo em suas células), chamado de RNA de interferência (RNAi). Esse mecanismo tem por função identificar e degradar qualquer sequência de nucleotídeos estranha à célula, como vírus e transposons, impedindo a tradução dessa sequência. No entanto, essa degradação só ocorre caso haja complementaridade entre a sequência do RNAi e do RNA estranho, conferindo uma especificidade em sua ação. Dessa maneira, não há risco de interferência no funcionamento celular normal. Outra vantagem é a possibilidade de um mesmo spray poder ser utilizado em diferentes variedades de plantas. Porém, é possível que os organismos alvo acabem desenvolvendo resistência ao alterar sua sequência de DNA em resposta à aplicação do spray. Uma das maneiras para burlar esse mecanismo seria a utilização de diferentes sequências numa mesma solução, aumentando o número de sequências alvo e diminuindo assim as chances de adaptação.

     Os resultados do trabalho mostram que as plantas ficam protegidas por pelo menos 20 dias após a aplicação de uma dose do spray e que mesmo as folhas novas, que não receberam o tratamento, estão protegidas contra a infecção viral. Pesquisadores da Universidade de Cornel em Nova Iorque, também desenvolveram um spray semelhante, mas o alvo foi o besouro-da-batata e o estudo desenvolvido mostrou que a plantação ficou protegida por mais de 28 dias.

     Por ora, a intenção é silenciar genes de pragas biológicas, mas num futuro não muito distante é possível que sprays semelhantes sejam desenvolvidos para alterar outras características das plantas, como composição nutricional, amadurecimento e coloração. E aí, já pensou mudar a cor das flores no seu jardim usando apenas um spray?

Para saber mais:

Artigo original: Clay nanospheres for topical delivery of RNAi for sustained protection against plant viruses. Neena Mitter, Elizabeth A. Worrall, Karl E. Robinson, Peng Li, Ritesh G. Jain, Christelle Taochy, Stephen J. Fletcher, Bernard J. Carroll, G. Q. (Max) Lu, Zhi Ping Xu. http://www.nature.com/articles/nplants2016207

Vídeo em inglês sobre o mecanismo de funcionamento do RNAi: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html

RNAi para terapia em humanos: http://www.scielo.br/pdf/rbr/v50n6/v50n6a08.pdf

Poster da Nature (em inglês) sobre RNAi: http://www.nature.com/nrg/posters/small-rna/small-rna.pdf

O mundo dos pequenos RNAs: http://www.plantcell.org/site/teachingtools/TTPB5LectureNotes_PortugueseVersion.pdf

Vetores de doenças: https://pt.wikipedia.org/wiki/Vetor_(epidemiologia)

Nucleotídeos: http://www.biocristalografia.df.ibilce.unesp.br/cursos/intro_bioquimica/aula7.pdf