Terapias baseadas em RNA, como as vacinas de mRNA que revolucionaram o combate à Covid-19, dependem de veículos de entrega eficientes para levar seu material genético às células corretas. As nanopartículas lipídicas (LNPs) tornaram-se o pacote padrão para essa missão, mas sua produção e otimização frequentemente envolvem processos demorados e experimentais. Agora, engenheiros químicos do MIT apresentaram uma nova técnica que promete mudar esse cenário.
Uma equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveu um método capaz de produzir LNPs de forma rápida e com controle sem precedentes sobre seu tamanho e forma. O processo, que pode ser totalmente automatizado, permite que pesquisadores e desenvolvedores testem diferentes configurações de partículas com muito mais agilidade, acelerando a descoberta de novas vacinas e medicamentos à base de RNA e DNA. A pesquisa foi publicada na revista ACS Nano.
O Desafio da Entrega de RNA
O potencial terapêutico do RNA é imenso, mas sua instabilidade no corpo humano exige um sistema de encapsulamento robusto. As LNPs cumprem esse papel ao proteger o RNA de ser degradado e facilitar sua entrada nas células. Tradicionalmente, a fabricação dessas partículas envolve a mistura de soluções lipídicas com o material genético em proporções específicas. No entanto, os métodos atuais oferecem pouca flexibilidade para ajustar o tamanho e a forma das LNPs, características cruciais para direcionar a entrega a órgãos ou tecidos específicos.
O controle preciso sobre as dimensões das LNPs é um fator crítico. Uma partícula com 150 nanômetros de diâmetro, por exemplo, terá um comportamento e um destino no organismo muito diferentes de uma com 70 nanômetros, mesmo que a composição química seja idêntica. A dificuldade em manipular essas variáveis tem sido um gargalo no desenvolvimento de novas terapias, forçando os pesquisadores a recorrer a extensos ciclos de tentativa e erro para encontrar a configuração ideal.
A Nova Abordagem de Fabricação
A inovação do MIT reside em um processo de fabricação em duas etapas. Na primeira fase, as moléculas lipídicas e o RNA são misturados em proporções iguais. Em seguida, após um breve período de espera – o chamado tempo de residência –, adiciona-se uma solução tampão. Esse tempo de espera é o principal controle: quanto maior o tempo entre a primeira mistura e a adição do tampão, maior o crescimento das partículas. Essa abordagem confere aos pesquisadores um controle inédito sobre o tamanho das LNPs, permitindo a produção de partículas menores ou maiores conforme a necessidade.
Além do tamanho, a equipe demonstrou que é possível influenciar a forma das partículas. Ao variar a concentração do tampão adicionado na segunda etapa, as LNPs podem ser moldadas de esferas a estruturas mais alongadas, semelhantes a abacates. Essa capacidade de ajustar tamanho e forma sem alterar a composição química das partículas abre novas avenidas para a otimização de terapias.
Automação e Inteligência Artificial para Acelerar a Descoberta
O avanço mais recente da equipe foi a automação completa desse processo de duas etapas. Um dispositivo de espalhamento dinâmico de luz, comercialmente disponível, foi integrado ao sistema para medir o tamanho das partículas em tempo real. O sistema automatizado permite que os pesquisadores especifiquem o tamanho desejado, e a máquina ajusta os parâmetros, como o tempo de residência, para atingir o objetivo. Caso as partículas não estejam no tamanho correto, o sistema realiza ajustes para corrigi-las.
Essa automação, combinada com a capacidade de investigar rapidamente como diferentes entradas afetam o tamanho e a forma das partículas, permitiu treinar um modelo de aprendizado de máquina. Esse modelo pode prever as condições ideais para gerar um tamanho ou forma específicos, reduzindo drasticamente o tempo e o esforço necessários para a otimização. Essa ferramenta é vista como um divisor de águas para desenvolvedores de terapias de RNA, facilitando a criação de diferentes tamanhos de partículas para testes em aplicações específicas.
A tecnologia já resultou no depósito de uma patente e na criação de uma nova empresa, a BIZON Labs, que visa comercializar a inovação. O projeto recebeu apoio de programas de empreendedorismo do MIT, indicando um forte potencial de mercado para a tecnologia.
Com reportagem de Brazil Valley
Source · MIT News
