Expandindo a terapia de interferência de RNA (RNAi) do laboratório para a clínica

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Agora é possível distribuir terapêutica baseada em RNAs interferentes curtos aos hepatócitos; no entanto, novas soluções de entrega são necessárias para atingir órgãos adicionais.

Em um novo relatório agora publicado na Nature Biotechnology, uma equipe de pesquisadores, incluindo Kirk M. Brown, Jayaprakash K. Nair e Maja M. Manas, liderada por Vasant Jadhav na Alnylam Pharmaceuticals Cambridge MA, EUA, discutiu a conjugação segura de 2′ -O-hexadecil (C16) a pequenos RNAs interferentes (siRNAs) para silenciamento potente e durável em órgãos-alvo de roedores e primatas não humanos, com ampla especificidade celular. Os experimentos forneceram atividade de interferência de RNA sustentada por pelo menos três meses. A equipe observou a administração intravítrea e intranasal, que contou com knockdown potente e durável. Eles investigaram a eficácia pré-clínica do siRNA visando a proteína precursora amilóide por meio de dosagem intracerebroventricular em um modelo de camundongo da doença de Alzheimer, que melhorou os defeitos fisiológicos e comportamentais da doença. A equipe mostrou a segurança da conjugação C16 de siRNAs para o silenciamento terapêutico de genes-alvo fora do fígado.

Terapêutica baseada em RNAi

A terapêutica de interferência de RNA (RNAi) é baseada em um mecanismo endógeno onde RNAs de interferência curtos (siRNAs) direcionam um complexo de silenciamento induzido por RNA para knockdown genético ou eliminação genética. Neste trabalho, Brown et al basearam-se em quase duas décadas de design de siRNA e otimização química para aproveitar a via de interferência de RNA em tecidos extra-hepáticos, incluindo o sistema nervoso central, olho e pulmão. Pacientes com doenças do sistema nervoso central representam algumas das maiores necessidades clínicas não atendidas com maiores desafios terapêuticos, incluindo mutações de ganho de função que os tornam adequados para silenciamento baseado em RNAi. Pesquisadores haviam realizado recentemente experimentos com siRNAs quimicamente modificados para silenciamento potente em modelos pré-clínicos por meio de uma abordagem de administração intracerebroventricular invasiva, insegura para doses repetidas em humanos.

Os bioquímicos estão atualmente desenvolvendo abordagens para permitir a entrega de siRNA através da barreira hematoencefálica que ainda estão nos estágios iniciais de descoberta. Brown et al mostraram como a conjugação de 2′-O-hexadecil (C16) pode aumentar a entrega e a captação de siRNA no epitélio alveolar e bronquiolar. Eles combinaram uma modificação lipofílica C16 com siRNAs quimicamente modificados e metabolicamente estáveis para entrega eficiente a órgãos-alvo para silenciamento de genes robusto e durável em roedores e primatas não humanos. Os experimentos forneceram um perfil de segurança favorável para gerar múltiplos candidatos para investigar a segurança e eficácia clínica.

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Otimizando o design de conjugados de siRNA para biodistribuição cerebral

Brown et al otimizaram cuidadosamente a lipofilicidade de siRNAs quimicamente modificados para melhorar a entrega intracelular de partículas para uma distribuição ampla e segura. Durante o processo, eles aproveitaram a posição molecular da cadeia principal de açúcar de ribose para introduzir o duplex de siRNA e monitoraram a atividade de interferência de RNA de conjugados de siRNA no sistema nervoso central. Os elementos de design de siRNA conhecidos aumentaram a potência e a especificidade no sistema nervoso central para demonstrar a melhor atividade após a combinação com vinil fosfonato e C16, com até 90 a 75 por cento de knockdown de mRNA na medula espinhal e no cérebro, respectivamente. Os dados de knockdown funcional dos conjugados mostraram biodistribuição cerebral superior após uma única injeção em ratos, em comparação com sua versão não conjugada.

Entrega eficiente de siRNA no sistema nervoso central de roedores (SNC)

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Os bioengenheiros projetaram pequenos RNAs interferentes contra alvos específicos do tipo de célula para entender a captação de C16-siRNA e a atividade de interferência de RNA nos principais tipos de células no sistema nervoso central. Usando coloração imuno-histoquímica, eles observaram knockdown robusto em neurônios, astrócitos e células microgliais para destacar como os C16-siRNAs foram efetivamente absorvidos pela maioria dos tipos de células de relevância terapêutica no sistema nervoso central. Brown et al observaram o knockdown dose-dependente de um gene que codifica a enzima superóxido dismutase (Sod1) na medula espinhal e no cérebro e avaliaram o processo por um período de seis meses. Eles também examinaram o silenciamento dependente da dose no córtex frontal com meia-vida de siRNA por até três a quatro meses, com capacidade de examinar em um modelo farmacocinético.

O impacto potencial de pequenos RNAs interferentes (C16-siRNAs) em primatas não humanos

A equipe avaliou a potência do composto conjugado em primatas não humanos por meio de uma proteína precursora amilóide, visando o pequeno RNA interferente. O siRNA contendo vinil fosfonato e C16 mostrou melhor atividade em todo o sistema nervoso central, sem efeitos colaterais no fígado ou rim em 3 meses de terapia medicamentosa. A equipe usou amostras de líquido cefalorraquidiano para estudar a duração do silenciamento em primatas não humanos e mostrou como a variabilidade de dosagem levou à observação de uma relação robusta de resposta à exposição nas regiões do cérebro analisadas. A equipe então testou a segurança e a tolerabilidade da dose do medicamento em primatas não humanos por meio de avaliações histopatológicas de regiões do sistema nervoso central em diferentes momentos, após a administração do medicamento.

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Eficácia pré-clínica do composto conjugado em um modelo de camundongo

Brown et al usaram camundongos transgênicos com mutações específicas para a doença de Alzheimer para avaliar a eficácia pré-clínica do composto desenvolvido durante a pesquisa. A equipe mostrou como uma dose única (60 µg) do composto reduziu os níveis de proteína mutante no córtex ventral e no líquido cefalorraquidiano, em um período de tempo variável. Os cientistas estudaram a dinâmica da administração do composto e usaram a espectroscopia magnética de prótons para determinar a diminuição da deposição de proteínas e dos níveis de inflamação, para restaurar a função neuronal. A equipe observou a redução de metabólitos específicos em uma cepa de camundongos CVN, onde o knockdown de genes específicos normalizou metabólitos específicos para trazê-lo de volta ao mesmo nível da cepa do tipo selvagem. Os pesquisadores demonstraram ainda a atividade potente e durável do composto no olho e no pulmão.

Perspectivas: evolução do tratamento clínico

Desta forma, Kirk M. Brown, Jayaprakash K. Nair e Maja M. Manas e colegas projetaram pequenas interferências (siRNAs) para aplicações extra-hepáticas. A equipe combinou conjugados de siRNA lipofílicos com recursos de design adicionais para ampla distribuição no sistema nervoso central de modelos animais pré-clínicos por meio de uma rota de dosagem segura clinicamente favorável. Eles conduziram um estudo de prova de conceito em um modelo de camundongo pré-clínico para normalizar déficits comportamentais, com resultados adequados para desenvolvimentos clínicos para tratar a doença de Alzheimer de início precoce e a angiopatia amilóide cerebral. A estratégia de conjugação também é aplicável no olho e no pulmão após a entrega local. A equipe realizará mais estudos para entender o mecanismo preciso por trás da entrega intracelular de C16 para absorção em vários tipos de células.

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Publicado em 22/06/2022 08h46

Artigo original:

• https://phys.org/news/2022-06-rna-rnai-therapeutics-lab-clinic.html

Estudo original:

• https://doi.org/10.1038/s41587-022-01334-x

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