Os transportadores de ARN concebidos por IA superam as nanopartículas lipídicas em termos de eficiência
Está prevista a criação de uma empresa derivada para levar a tecnologia à prática
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Investigadores do Helmholtz Munich e da Universidade Técnica de Munique (TUM) desenvolveram os Veículos de Transferência Sintéticos (STVs), uma classe totalmente nova de transportadores de ARN. Para tal, combinaram blocos de construção proteicos de origem natural com estruturas proteicas sintéticas concebidas através de IA generativa. Uma triagem sistemática identificou o STV-C8 como o candidato mais eficiente: em cultura celular, este transporta o ARN de forma muito mais eficiente do que as nanopartículas lipídicas testadas e pode ser adaptado a diferentes cargas de ARN e células-alvo. Em modelos animais, a equipa demonstrou que o sistema também funciona num organismo vivo.
As terapêuticas baseadas no ARN utilizam o ARN como um plano que permite às células produzir proteínas específicas — incluindo proteínas capazes de modificar genes com precisão. Para que isto funcione, o ARN tem de chegar intacto ao interior da célula. Os sistemas de administração atualmente utilizados para este fim incluem veículos derivados de vírus e nanopartículas lipídicas, minúsculas partículas constituídas por moléculas semelhantes a gorduras. Ambas as abordagens apresentam limitações. Os investigadores estão, por isso, a trabalhar em novos mecanismos capazes de transportar o ARN para o interior das células de forma mais eficiente e, no futuro, mais seletiva.
Equipas de investigação do Instituto de Investigação em Células Estaminais (ISF) e do Instituto de Genética do Desenvolvimento (IDG) do Helmholtz Munich e da TUM construíram agora um transportador de ARN a partir do zero. Os investigadores combinaram blocos de construção proteicos funcionais com uma proteína estrutural concebida utilizando IA generativa. Esta proteína constitui a estrutura do veículo e pode assumir formas que não ocorrem na natureza. «Não queríamos recriar a natureza, mas sim conceber novas estruturas para uma tarefa específica: a entrega eficiente de ARN», afirma o Dr. Christoph Gruber, chefe de equipa no ISF e co-primeiro autor do estudo.
A equipa testou mais de cem variantes. Surpreendentemente, as estruturas proteicas com geometrias não naturais apresentaram um desempenho particularmente bom. A STV-C8 foi a mais eficiente. «O facto de uma estrutura que difere tão marcadamente das cápsides virais naturais funcionar particularmente bem foi uma descoberta fundamental para nós», afirma a Dra. Maren Kirstin Schuhmacher, investigadora de pós-doutoramento no ISF e também coautora principal. «Isto demonstra o potencial da utilização da IA para expandir sistematicamente o espaço de conceção de proteínas.»
Em cultura celular, o STV-C8 transportou ARN para as células-alvo de forma muito mais eficiente do que as partículas semelhantes a vírus e as nanopartículas lipídicas testadas. Em comparação com as nanopartículas lipídicas, a sua taxa de transfecção foi substancialmente mais elevada; para alcançar uma produção de proteínas comparável, o STV-C8 necessitou de uma quantidade substancialmente menor de ARN. O sistema também pode ser carregado com diferentes cargas de ARN e direcionado para células-alvo específicas. «Esta modularidade é particularmente importante para nós, porque nos permite adaptar o transportador a diferentes aplicações e células-alvo», afirma o Dr. Florian Giesert, chefe do grupo de Edição Genética do ISF.
A equipa testou se a abordagem também funciona num organismo vivo, utilizando modelos animais. Após a administração intravenosa em ratos, o STV-C8 levou à expressão do ARN transportado principalmente nos pulmões; os investigadores não encontraram indícios de efeitos secundários imunológicos ou tóxicos. Também carregaram o STV-C8 com componentes do sistema CRISPR/Cas9 e injetaram o transportador no músculo de um porco. Aí, conseguiram remover uma secção do gene da distrofina relevante para a doença. Este gene contém o plano de construção de uma proteína que estabiliza as células musculares e que está alterado na distrofia muscular de Duchenne.
O STV-C8 continua a ser um sistema experimental. Antes de poder ser utilizado na prática médica, os investigadores terão de investigar, entre outras coisas, como os veículos podem ser direcionados especificamente para determinados tipos de células e como se distribuem pelo organismo. «Com o STV-C8, criámos uma plataforma que podemos agora continuar a desenvolver para uma variedade de aplicações terapêuticas», afirma o Prof. Wolfgang Wurst, Professor Emérito de Excelência no Helmholtz Munich e na TUM e último autor da publicação. A equipa planeia também transferir a tecnologia para uma empresa spin-off.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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