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PROTEÍNA CORONA: um desafio para o uso de nanopartículas

PROTEÍNA CORONA: um desafio para o uso de nanopartículas

Vânia Aparecida Mendes Goulart, Rodrigo R Resende

Vol. 1, N. 3, 21 de novembro de 2013
DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2013.11.21.003

A capacidade da nanotecnologia para moldar a matéria na escala de nanômetros abriu as portas para o desenvolvimento de novos métodos de diagnóstico, terapêutica, bioimagem e fármacos para detectar e tratar inúmeras perturbações fisiológicas. Para entender o que é a nanotecnologia, temos que saber o que é a unidade nanômetro. Vamos tomar como exemplo o cabelo humano, que geralmente tem, em média, 100 micrômetros de diâmetro, ou a décima parte de 1 mm (0,1 mm), ou a centésima parte de um centímetro (0,01 cm). Digamos que você encontrou um cabelo com espessura mediana, com diâmetro de 100 micrômetros. Um micrômetro equivale a 1.000 nanômetros; portanto, você precisaria cortar este fio pelo menos 100 mil vezes no sentido do comprimento para fazer um fio que tivesse um nanômetro de espessura.

A nanotecnologia é a ferramenta pela qual usamos os materiais com dimensões manométricas para uso na saúde, na construção de super-processadores para computadores, em materiais plásticos, na engenharia tecidual, e várias outras possibilidades. O uso de nanopartículas já é uma realidade na prática clínica, e cada vez mais elas são consideradas materiais promissores para o futuro da biomedicina. Estas nanopartículas são construídas por técnicas de química, a partir de materiais como metais, grafite, diamante, sílica, dentre outros [1].

Para melhorar o reconhecimento destas partículas pelo organismo e para que elas sejam capazes de realizar ação em um alvo específico (células), normamente elas são funcionalizadas, ou seja, a superfície das nanopartículas recebe um revestimento com moléculas biológicas de interesse (anticorpos, receptores celulares, ácidos nucleicos como o DNA, RNA e etc.) ou fármacos alvo-específicos. Porém, as nanopartículas podem apresentar dois comportamentos diferentes quando em contato com fluidos biológicos: elas podem tornar-se revestidas por uma coroa de proteínas do plasma sanguíneo ou de outras biomacromoléculas; ou se agregarem, formando aglomerados. No primeiro caso, quando as nanopartículas recebem o revestimento proteico, passam a receber o nome de proteínas corona [1]. Recentemente, descobriu-se que o mecanismo de formação da proteína corona pode prejudicar a ação das nanopartículas funcionalizadas no que se refere à entrega de fármacos e também pode impedir as ligações entre biomoléculas contidas nas superfícies das nanopartículas com a célula-alvo.

No Brasil, trabalho recente publicado pela equipe do professor Oswaldo Alves (2013), da Universidade de Campinas, demonstrou que nanopartículas de sílica mesoporosa funcionalizadas com o fármaco camptotecina (um antitumoral) têm sua ação de entrega diminuída ao entrar em contato com um meio de cultura que simula fluídos biológicos humanos, e onde as células crescem em garrafas (esta frase é mesmo necessária? Se for, eu trocaria o “onde” por “no qual”). Neste estudo foi observado que ao entrar em contato com o meio de cultura, os poros presentes nas nanopartículas nas quais o fármaco fica depositado são parcialmente obstruídos pela formação da proteína corona. Deste modo, menores concentrações do fármaco são disponibilizadas para as células. Além disso, algumas características químicas dos poros faz com que estes atraiam moléculas do meio de cultura, de modo que, além do fármaco, as células-alvo recebam moléculas indesejadas [2].

Outro estudo realizado na Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, pela equipe da pesquisadora Mary Kraft (2013), demonstrou que a formação da proteína corona também prejudica as interações entre receptores celulares depositados em nanopartículas de sílica com as células-alvo. A proteína corona forma uma barreira que bloqueia tal interação [3]. Um resultado semelhante foi encontrado pelo pesquisador Kennet Dawson e sua equipe, na Universidade de Dublin (Irlanda). Usando nanopartículas conjugadas com as proteínas transferrina (proteína encontrada no soro humano e que carreia os íons ferro. A falta dessa transferrina leva à anemia), eles verificaram que as proteínas do meio de cultura bloqueiam a ligação da transferrina nos receptores celulares e também nos receptores solúveis. Foi observado que as nanopartículas continuaram entrando nas células, mas a especificidade de direcionamento da transferrina foi perdida (Figura 1) [4].

Atualmente, já existem mais de quarenta nanopartículas de diferentes tipos sendo utilizadas na prática clínica. Dentre elas podemos citar: Copaxone, para o tratamento da esclerose múltipla; Pegasys, para o tratamento da hepatite C; Ambisome, para o tratamento de infecções fúngicas; Mylotarg, para o tratamento de câncer de mama. Mais de cinquenta outras estão sendo testadas para diversas doenças, inclusive o câncer (nosso Laboratório, em colaboração com vários outros do ICB e do ICEx da UFMG, também atua nessa área). O projeto de novas nanopartículas precisa ser baseado em uma sólida compreensão dos problemas que podem surgir devido às interações das nanopartículas com o ambiente biológico, de modo que os estudos que avaliam as interações contribuam trazendo novas informações e alertem sobre a influência do organismo na eficácia do uso de nanopartículas [5].

proteina_corona

Figura 1: Diagrama esquemático de nanopartículas conjugadas com transferrina (proteína que carreia o ferro e cuja falta leva à anemia). Seus alvos são receptores de transferrina, na presença de proteínas do soro (estruturas em verde, roxo e azul), que formam uma coroa de proteínas em torno das nanopartículas (proteína corona). Como resultado, as proteínas de transferrina (estruturas vermelhas) ficam ocultas nas nanopartículas e não conseguem se ligar aos receptores de transferrina (estruturas amarelas) localizados na membrana das células. Adaptado de: Gaspar, R., Nanoparticles: Pushed off target with proteins. Nat Nanotechnol, 2013

Referências:

1. Safi, M., et al., The effects of aggregation and protein corona on the cellular internalization of iron oxide nanoparticles. Biomaterials, 2011. 32(35): p. 9353-63. 2. Paula, A.J., et al., Influence of Protein Corona on the Transport of Molecules into Cells by Mesoporous Silica Nanoparticles. ACS Applied Materials & Interfaces, 2013. 5(17): p. 8387-8393. 3. Mirshafiee, V., et al., Protein corona significantly reduces active targeting yield. Chem Commun (Camb), 2013. 49(25): p. 2557-9. 4. Salvati, A., et al., Transferrin-functionalized nanoparticles lose their targeting capabilities when a biomolecule corona adsorbs on the surface. Nat Nanotechnol, 2013. 8(2): p. 137-43. 5. Gaspar, R., Nanoparticles: Pushed off target with proteins. Nat Nanotechnol, 2013. 8(2): p. 79-80. 

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  • 1
  1. SHEILA FREITAS disse:

    Creio que a observação do revisor não deveria constar no texto, certo?

    No meio do quarto parágrafo está escrito: ” … e onde as células crescem em garrafas (esta frase é mesmo necessária? Se for, eu trocaria o “onde” por “no qual”). “

    11/junho/2016 ás 20:34

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