Um novo estudo descobriu que a terapia genética usando nanocarreadores derivados de células do tecido conjuntivo de camundongos pode reparar discos espinhais danificados e aliviar a dor em camundongos. Esta abordagem, que envolve a injeção de material genético para promover a regeneração dos tecidos, mostra potencial como uma alternativa sustentável aos opioides no tratamento da dor nas costas. Também poderia melhorar a cura durante procedimentos cirúrgicos, de acordo com os pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio. A pesquisa futura se estenderá a modelos animais mais antigos e, eventualmente, a ensaios clínicos.
O estudo indica que os nanocarreadores carregados com DNA podem servir como alternativas aos opioides.
Pesquisas recentes demonstram que a terapia genética administrada por nanocarreadores pode efetivamente reparar os discos espinhais e reduzir a dor nas costas em camundongos, oferecendo uma alternativa promissora aos métodos tradicionais de controle da dor e melhorando potencialmente os resultados cirúrgicos.
A dor nas costas relacionada ao disco pode um dia encontrar seu equivalente terapêutico: terapia genética fornecida por nanocarreadores de origem natural que, mostra um novo estudo, repara discos danificados na coluna e reduz os sintomas de dor em camundongos.
Os cientistas desenvolveram nanocarreadores usando células do tecido conjuntivo de camundongos chamadas fibroblastos como modelo de células da pele e os carregaram com material genético para uma proteína chave para o desenvolvimento dos tecidos. A equipe injetou uma solução contendo os portadores em discos danificados de camundongos ao mesmo tempo em que ocorreu a lesão nas costas.
Avaliando os resultados ao longo de 12 semanas, os pesquisadores descobriram, por meio de imagens, análise de tecidos e testes mecânicos e comportamentais, que a terapia genética restaurou a integridade estrutural e a função dos discos degenerados e reduziu os sinais de dor nas costas nos animais.
“Temos esta estratégia única que é capaz de regenerar tecidos e inibir alguns sintomas de dor”, disse a co-autora Devina Purmessur Walter, professora associada de engenharia biomédica na Ohio State University.
Embora haja mais a aprender, as descobertas sugerem que a terapia genética pode oferecer uma alternativa eficaz e duradoura aos opiáceos para o tratamento da dor debilitante nas costas.
Melhorando os resultados cirúrgicos com terapia genética
“Isso pode ser usado ao mesmo tempo que a cirurgia para realmente aumentar a cicatrização do próprio disco”, disse a co-autora Natalia Higuita-Castro, professora associada de engenharia biomédica e cirurgia neurológica na Universidade Estadual de Ohio. “Suas próprias células estão realmente fazendo o trabalho e voltando a um estado saudável.”
O estudo foi publicado on-line recentemente na revista Biomateriais.
Estima-se que 40% dos casos de dor lombar sejam atribuídos à degeneração dos discos intervertebrais macios que absorvem choques e proporcionam flexibilidade à coluna, sugerem pesquisas anteriores. E embora o corte do tecido protuberante de uma hérnia de disco durante a cirurgia normalmente reduza a dor, não repara o disco em si – que continua a degenerar com o passar do tempo.
“Depois que você retira um pedaço, o tecido se descomprime como um pneu furado”, disse Purmessur Walter. “O processo da doença continua e afeta os outros discos de ambos os lados porque você perde aquela pressão que é crítica para o funcionamento da coluna vertebral. Os médicos não têm uma boa maneira de abordar isso.”
Este novo estudo baseia-se em trabalhos anteriores do laboratório de Higuita-Castro, que relataram há um ano que nanotransportadores chamados vesículas extracelulares carregadas com carga antiinflamatória lesão tecidual contida em pulmões de camundongos danificados. Os transportadores projetados são réplicas das vesículas extracelulares naturais que circulam na corrente sanguínea e nos fluidos biológicos dos humanos, transportando mensagens entre as células.
Desenvolvimento de terapias com vesículas extracelulares
Para criar as vesículas, os cientistas aplicam uma carga elétrica a uma célula doadora para abrir transitoriamente buracos em sua membrana e fornecer energia obtida externamente. ADN dentro que se converte em uma proteína específica, bem como moléculas que estimulam a fabricação de ainda mais proteína funcional.
Neste estudo, a carga consistia em material para produzir uma proteína do fator de transcrição “pioneira” chamada FOXF1que é importante no desenvolvimento e crescimento dos tecidos.
“Nosso conceito é recapitular o desenvolvimento: o FOXF1 é expresso durante o desenvolvimento e em tecidos saudáveis, mas diminui com a idade”, disse Purmessur Walter. “Estamos basicamente tentando enganar as células e dar-lhes um impulso de volta ao seu estado de desenvolvimento quando estão crescendo e no seu estado mais saudável.”
Em experimentos, camundongos com discos lesionados tratados com nanocarreadores FOXF1 foram comparados a camundongos feridos que receberam solução salina ou nanocarreadores simulados e camundongos ilesos.
Em comparação com os controles, os discos dos camundongos que receberam terapia genética mostraram uma série de melhorias: o tecido voltou a crescer e tornou-se mais estável através da produção de uma proteína que contém água e outras proteínas da matriz, ajudando a promover a amplitude de movimento, a sustentação de carga e a resistência. flexibilidade na coluna. Testes comportamentais mostraram que a terapia diminuiu os sintomas de dor em camundongos, embora essas respostas diferissem de acordo com o sexo – machos e fêmeas mostraram níveis variados de suscetibilidade à dor com base nos tipos de movimento avaliados.
As descobertas demonstram o valor do uso de células de doadores adultos universais para criar essas terapias de vesículas extracelulares, disseram os pesquisadores, porque elas não apresentam o risco de gerar uma resposta imunológica. A terapia genética também funcionaria, idealmente, como um tratamento único – um presente terapêutico que continua sendo oferecido.
“A ideia da reprogramação celular é que você expresse esse fator de transcrição e a célula então se converta para esse estado mais saudável e permaneça comprometida com esse fenótipo mais saudável – e essa conversão normalmente não é transitória”, disse Higuita-Castro. “Portanto, em teoria, você não esperaria ter que redosear significativamente.”
Mais experimentos estão por vir, testando os efeitos de outros fatores de transcrição que contribuem para o desenvolvimento do disco intervertebral. E como este primeiro estudo utilizou ratos adultos jovens, a equipa também planeia testar os efeitos da terapia em animais mais velhos que modelam a degeneração relacionada com a idade e, eventualmente, em ensaios clínicos com animais maiores conhecidos por desenvolverem problemas nas costas.
Referência: “Terapia genética baseada em vesículas extracelulares projetada para o tratamento de dor nas costas discogênica” por Shirley N. Tang, Ana I. Salazar-Puerta, Mary K. Heimann, Kyle Kuchynsky, Maria A. Rincon-Benavides, Mia Kordowski, Gilian Gunsch, Lucy Bodine, Khady Diop, Connor Gantt, Safdar Khan, Anna Bratasz, Olga Kokiko-Cochran, Julie Fitzgerald, Damien M. Laudier, Judith A. Hoyland, Benjamin A. Walter, Natalia Higuita-Castro e Devina Purmessur, 1º de abril 2024, Biomateriais.
DOI: 10.1016/j.biomateriais.2024.122562
O estudo foi financiado pelo Instituto Nacional de Saúde.
O estado de Ohio registrou um pedido de patente sobre terapia genética não viral para o tratamento de distúrbios musculoesqueléticos dolorosos de forma minimamente invasiva.
