Cómo pulverizar ácidos nucleicos secos

En el artículo de hoy exploraremos una de las aplicaciones más populares de los ácidos nucleicos, la terapia génica, y discuto varios enfoques para la entrega de ácidos nucleicos, incluidos los sistemas de entrega virales y no virales.

¡Realmente es hora de hablar sobre cómo rociar ácidos nucleicos secos!

 

 

Desde el descubrimiento de los ácidos nucleicos, se han desarrollado nuevas terapias basadas en el ADN. Estos enfoques hacen uso de plásmidos que contienen transgenes, oligonucleótidos o ARN de interferencia pequeño (siARN). La terapia génica se logra con mayor frecuencia mediante:

 

â—¾Transfección de células con un ADN plásmido encapsulado (pDNA), donde el pDNA debe ingresar al núcleo para reemplazar un gen defectuoso en el genoma

â—¾Uso de ARN para silenciar genes dañinos: el siARN viaja al citoplasma e induce la degradación de su ARNm complementario para evitar la síntesis de una proteína específica

â—¾El enfoque de siRNA ofrece varias ventajas sobre el uso de moléculas de oligonucleótidos o de ADN de plásmido, incluido un mayor grado de especificidad para el ARNm, propiedades no inmunógenas y alta resistencia a las ribonucleasas. Dado que los siRNA no se integran en el genoma, el uso de este tipo de moléculas para la terapia génica ofrece una mayor seguridad que el uso de pDNA.

 

 

Necesita un sistema de entrega bastante bueno para promover la internalización celular y proteger los ácidos nucleicos de la degradación. Su sistema ideal debería:

 

â—¾Tener una alta eficiencia de transfección.

â—¾Tener un alto grado de especificidad celular.

â—¾No ser citotóxico ni inmunogénico.

â—¾Idealmente biodegradable.

â—¾Ser capaz de mantener altas concentraciones de fármaco a lo largo del tiempo evitando el reconocimiento por parte de los macrófagos o la expresión a través del riñón.

â—¾Ser fácil de formular.

â—¾Ser fácil de modificar para la liberación, entrega y expresión personalizadas de ácidos nucleicos.

La mayoría de los sistemas de administración disponibles se pueden clasificar en dos tipos, según su origen: sistemas de administración viral biológicos o sistemas de administración no virales químicos.

 

El sistema de entrega viral se basa en la capacidad de los virus para ingresar a las células y transferir ácidos nucleicos a estas células de manera eficiente. La terapia génica se basa con frecuencia en la maquinaria viral para la internalización del material genético mediante el uso de virus atenuados como sistemas de entrega. Así es como funciona. Los ácidos nucleicos de interés se ensamblan en el genoma viral y se utiliza el mecanismo innato de infección del virus para ingresar a la célula y liberar allí el material genético. Los sistemas de administración viral a menudo contienen ADN plasmídico, ya que hacen posible que las moléculas de ADN ingresen al núcleo, donde el ADN se integra en el conjunto de genes del huésped y finalmente se expresa.

 

La mayor ventaja de los sistemas de administración viral es que tienen una eficiencia de transfección extremadamente alta en tejido humano. Estos tipos de sistemas también son más fáciles de diseñar y fabricar. Sin embargo, también existen serias preocupaciones sobre el uso de enfoques basados ​​en virus. Por ejemplo, la toxicidad de los virus podría desencadenar respuestas inmunitarias. Los anticuerpos preexistentes contra el virus provocarían una respuesta inmune y neutralizarían el sistema de entrega y la molécula que transporta, disminuyendo la eficacia de la terapia. La integración de los ácidos nucleicos en el genoma del huésped por parte del virus no se puede controlar y se produce de forma aleatoria. Dependiendo del sitio de inserción, esto podría tener consecuencias graves, como mutagénesis que puede inhibir la expresión de genes celulares normales o tumorigénesis.

 

Los sistemas de administración no virales se pueden usar para eludir algunas de las desventajas asociadas con la administración viral. Dado que los sistemas no virales no desencadenan una respuesta inmunitaria y son relativamente fáciles de formular y ensamblar, están emergiendo como una alternativa favorable a los vectores de administración viral. Los sistemas basados ​​en lípidos y basados ​​en polímeros se usan con frecuencia como sistemas de administración no virales. Las propiedades fisicoquímicas de los lípidos y los polímeros se pueden modificar para mejorar la biocompatibilidad, aumentar la internalización y adaptar los requisitos exactos para la administración de ácidos nucleicos.

 

Al diseñar sistemas de administración no virales, la mayoría de los investigadores utilizan ácidos nucleicos en forma de nanopartículas que se empaquetan mediante métodos como secado por aspersión, secado por congelación, atrapamiento de liposomas, emulsión/emulsión doble o una combinación de las técnicas anteriores.

 

El secado por aspersión, con su proceso de un solo paso, escalabilidad y control de las propiedades de las partículas, es una excelente opción para procesar soluciones, suspensiones o emulsiones en formulaciones de polvo seco con propiedades funcionales diseñadas, como densidad y tamaño de partícula definidos.

 

El secado por aspersión se usa comúnmente en la investigación de terapia génica para producir un sistema de administración para la terapia con pDNA y siRNA, y la mayor parte de la investigación se centra en el polvo seco inhalable para administración pulmonar. Siempre que intente diseñar su formulación, debe considerar factores, como el material portador y los parámetros de secado por aspersión.