Já se passaram anos, mas a promessa das vacinas de (m)RNA mensageiro finalmente foi concretizada graças a uma pandemia global que acelerou a pesquisa e a inovação no campo. Mas o sucesso das vacinas de mRNA não teria sido possível sem outra tecnologia fundamental: as nanopartículas lipídicas (LNPs) que protegem o mRNA e o entregam às células. Este artigo discutirá o cenário da pesquisa de nanopartículas lipídicas e as oportunidades futuras para a nanotecnologia, muito além da Covid-19.
Saiba mais sobre a jornada dos lipossomas às nanopartículas lipídicas no nosso Relatório de insights sobre nanotecnologia e sua aplicação na administração de medicamentos, o papel que ela desempenha ao possibilitar a revolução do RNA e as oportunidades futuras para os cosméticos, agricultura e muito mais.
Nanotecnologia e vacinas de mRNA: uma história de sucesso?
Embora várias vacinas tenham sido implantadas na luta contra o SARS-CoV-2, as duas vacinas de mRNA baseadas em nanopartículas lipídicas da Moderna e da Pfizer–BioNTech foram as mais amplamente utilizadas, demonstrando o papel fundamental da nanotecnologia na resposta à pandemia de Covid=-19. O lançamento em larga escala dessas vacinas em 2021 mudou o curso da pandemia, causando um declínio notável nos casos de Covid-19.
No entanto, devido à rápida disseminação do vírus, muitas novas variantes do SARS-CoV-2 surgiram e devem continuar a surgir, criando um enorme desafio para a saúde pública. Variantes preocupantes, como a Delta e a Omicron, afetaram a eficácia da vacina ao reduzir a função dos anticorpos neutralizantes. No entanto, as nanotecnologias podem ser a chave para enfrentar o desafio das novas variantes do SARS-CoV-2. Atualmente, os cientistas estão explorando várias maneiras de utilizar a nanotecnologia para esse fim, incluindo nanopartículas, anticorpos neutralizantes provocados por vacinas, anticorpos neutralizantes projetados e “nanodecoys”. Essa última abordagem envolve a criação de nanoproteínas chamariz que interagem com o receptor da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) expresso nas células, inibindo a ligação do vírus à ACE2 e protegendo as células hospedeiras contra a infecção. À medida que essas nanotecnologias são implantadas para acelerar o fim da nova pandemia de coronavírus, como podemos aplicar os aprendizados desse esforço intenso de pesquisa a outras áreas de necessidades não atendidas, incluindo outras doenças infecciosas globais?
O desenvolvimento da tecnologia de nanopartículas lipídicas
Antes de pensar no futuro, vamos revisitar a história da tecnologia de nanopartículas lipídicas. Tudo começou em 1965 com a descoberta dos lipossomas: vesículas de bicamada lipídica fechadas que se formam espontaneamente na água para compor cápsulas gordurosas. Os pesquisadores imediatamente viram potencial na administração de medicamentos devido à sua capacidade de encapsular medicamentos de moléculas pequenas e aumentar suas solubilidades aquosas (sabe-se que mais de 40% desses agentes exibem baixa solubilidade em água). Desde a descoberta inicial dos lipossomas, a tecnologia tem sido continuamente aprimorada e refinada, otimizando a funcionalidade das nanopartículas lipídicas para criar plataformas de administração de medicamentos e medicamentos lipossomais extremamente versáteis.
Embora atualmente no centro das atenções como um componente vital das vacinas de mRNA contra a Covid-19, as nanopartículas lipídicas têm sido utilizadas como medicamentos com sucesso há décadas. Em 1995, o Doxil, uma formulação baseada em LNP do agente antitumoral doxorrubicina, tornou-se a primeira droga lipossomal a ser aprovada. Outra droga lipossomal, o Epaxal, é uma formulação LNP de um antígeno proteico usado como vacina contra hepatite. Depois desse avanço, em 2018, a Food and Drug Administration dos EUA anunciou a aprovação do Onpattro (patisiran), um RNA curto de interferência baseado em LNP para o tratamento de polineuropatias induzidas por amiloidose hereditária por transtirretina. Este marco fundamental abriu caminho para o desenvolvimento clínico de muitas terapias baseadas em ácidos nucleicos possibilitadas pela entrega de nanopartículas (consulte a Fig. 1 para obter uma linha do tempo dos principais avanços de nanopartículas lipídicas e o nosso Relatório de insights para obter uma visão mais detalhada).
A nanotecnologia no mundo pós-COVID
Uma análise recente do CAS Content Collection™ explorou o cenário único da pesquisa relacionada a nanopartículas lipídicas. A análise revelou que, das mais de 240 mil publicações científicas relacionadas ao LNP na CAS Content Collection™, mais de 190 mil correspondem ao período de 2000 a 2021, destacando o interesse crescente na nanotecnologia. Espera-se que isso seja reforçado pela aplicação da nanotecnologia no combate a doenças infecciosas, assim como a Covid-19, com o mercado de nanomedicina previsto para atingir mais de US$ 164 bilhões até 2027.
Embora as nanopartículas lipídicas tenham, por muito tempo, ocupado uma posição reconhecida na corrente principal dos sistemas de administração de medicamentos, a tecnologia não deixa de ter suas limitações. Os lipossomas – considerados a primeira geração de LNPs – requerem métodos complexos de produção que têm como base solventes orgânicos, apresentam baixa eficiência na contenção de medicamentos e são pouco eficientes em grandes escalas. Embora os principais avanços da nanotecnologia, como o desenvolvimento de nanopartículas lipídicas sólidas e transportadores lipídicos nanoestruturados, tenham ajudado a superar esses problemas (consulte a Tabela 1), nem todos os desafios foram superados. Os custos de fabricação, a extensibilidade, a segurança e a complexidade dos nanossistemas devem ser avaliados e ponderados em relação a quaisquer benefícios potenciais. Para ajudar a superar as limitações atuais dessa tecnologia, os pesquisadores agora estão focados na próxima geração de nanopartículas lipídicas, explorando sistemas de entrega mais sofisticados e com recursos aprimorados.
Tabela 1: Tipos de nanopartículas lipídicas: estrutura e função
A aplicação bem-sucedida da nanotecnologia às vacinas de mRNA contra a Covid-19 renovou o interesse no uso dessa tecnologia para o tratamento de doenças infecciosas, como malária, tuberculose (TB) e vírus da imunodeficiência humana (HIV), entre outras. A nanotecnologia tem o potencial de transformar tanto a detecção quanto o tratamento dessas doenças. A versatilidade da tecnologia permite que os tratamentos encapsulados em lipossomas, nanopartículas de polímero e cristais de nanomedicamentos sejam administrados local ou sistemicamente, para liberação contínua ou imediata. As possibilidades são infinitas.
No entanto, enquanto algumas doenças infecciosas (por exemplo, o HIV) têm sido o foco de intensa pesquisa, enquanto outras, como a malária e a tuberculose, têm sido abordadas com menos entusiasmo. O financiamento (ou a falta dele) tem sido historicamente um fator limitante no progresso das nanotecnologias nessas áreas de necessidades não atendidas. No entanto, pode ser que isso esteja prestes a mudar. Uma equipe da Johns Hopkins está desenvolvendo uma plataforma para acelerar o design de nanopartículas lipídicas para a administração de medicamentos genéticos, tornando o processo mais acessível. Neste momento, a equipe está aproveitando essa tecnologia para desenvolver uma vacina contra a malária que tem como alvo o parasita causador da doença durante seu ciclo de vida no fígado.
O futuro da nanotecnologia é brilhante
A nanotecnologia revelou um novo horizonte na ciência, particularmente na medicina. O uso de nanopartículas lipídicas como vetor de entrega para as vacinas de mRNA da Covid-19 provavelmente expandirá o escopo para pesquisas futuras. Projetos de nanotransportadores mais sofisticados e multifuncionais prometem atender às necessidades atuais e futuras.
Veja nosso Relatório de insights para obter uma análise de cenário mais detalhada das oportunidades passadas, presentes e futuras para tecnologias de nanopartículas lipídicas.
