Lipoplex functionalization with hyaluronic acid for safe and efficient delivery of siRNA to the retina

Abstract

Desde que o silenciamento de genes específicos relacionados a doenças na retina tornou-se uma realidade com o uso de pequenos RNAs interferentes (do inglês, small interfering RNAs – siRNAs), essa tecnologia tem sido amplamente estudada para promover o tratamento ou até mesmo a cura de distúrbios oculares de origem genética. Apesar dos recentes avanços, o sucesso clínico do silenciamento gênico na retina é significativamente limitado por barreiras anatômicas e fisiológicas do olho. Além disso, as moléculas de siRNA não conseguem atravessar livremente as membranas celulares em função de seu peso molecular e carga negativa. Com base no exposto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um nanocarreador à base de lipídios (lipoplex), estrategicamente revestido com ácido hialurônico (AH) para facilitar a internalização de siRNAs nas células da retina. Diferentes pesos moleculares de AH (8-15 kDa e 160-600 kDa) foram avaliados para a funcionalizar a superfície do lipoplex catiônico e as partículas obtidas foram caracterizadas por espalhamento dinâmico de luz e microscopia eletrônica de transmissão. O lipoplex catiônico evidenciou um diâmetro médio de 133,5 ± 1,2 nm e um potencial zeta de 71,1 ± 3,0 mV. Após a adição de AH (160-600 kDa), tanto o tamanho quanto o potencial zeta foram estatisticamente diferentes em comparação aos lipoplexes não modificados (p> 0,05), evidenciando um diâmetro médio de 221,8 ± 9,2 nm e um potencial zeta de - 34,2 ± 1,4 mV. Esses resultados associados à caracterização morfológica das nanopartículas indicaram uma ligação eletrostática entre o lipoplex e AH. Além disso, estudos in vitro e eletroforese foram realizados para verificar se o revestimento de AH poderia interferir na incorporação de siRNA no lipoplex e em sua eficácia. Os lipoplexes revestidos com AH não só protegeram o siRNA como também facilitaram sua internalização em células do epitélio pigmentado da retina, ARPE-19. Os resultados indicaram que o lipoplex modificado com AH foi capaz de introduzir as moléculas de siRNA (37,6 nM) nas células da retina sem apresentar uma citotoxicidade aparente. Diante disso, tanto a distribuiçao quanto a segurança do lipoplex catiônico e associado ao AH na retina foram investigadas em estudos in vivo. Ao contrário do lipoplex catiônico que não foi capaz de penetrar em camadas mais profundas da retina, o uso do lipoplex modificado com AH apresentou sinais do siRNA fluorescente em diferentes camadas da retina. Além disso, ambos os sistemas não demonstraram efeitos tóxicos à retina após 7 e 14 dias das injeções intravítreas, de acordo com a eletrorretinografia, avaliação clínica e histologia dos olhos de ratos da linhagem Wistar. Considerando todos os resultados, o lipoplex revestido por ácido hialurônico pode ser um sistema promissor para promover a proteção e o transporte do siRNA para a retina.