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Type: Tese
Title: Plataforma de Nanopartículas Lipídicas Ionizáveis Visando Imunoterapia do Câncer
Authors: Pedro Henrique Dias Moura Prazeres
First Advisor: PEDRO PIRES GOULART GUIMARÃES
metadata.dc.contributor.advisor2: HELEN LIMA DEL PUERTO
Abstract: A imunoterapia antitumoral representa um avanço importante no tratamento de neoplasias. Nesse contexto, plataformas de nanopartículas lipídicas ionizáveis (LNP) são alternativas para a entrega de ácidos nucleicos. Na produção de células CAR T, ex vivo, as LNPs podem ser utilizadas para induzir a expressão transiente do receptor, seja entregando DNA ou mRNA. Assim, oferecem uma alternativa para superar efeitos adversos observados com o uso de vetores virais. LNPs também podem ser otimizadas e funcionalizadas para entrega de ácidos nucleicos com alta especificidade para células de interesse. Além de oferecer uma alternativa para a produção de células CAR T in vivo, LNPs funcionalizadas encapsulando mRNA podem ser utilizadas como plataformas de vacinas terapêuticas contra câncer, promovendo uma resposta contra antígenos tumorais. Neste trabalho abordamos diferentes aplicações de uma plataforma de LNPs, como a otimização para a entrega de DNA e mRNA para produção de células CAR T in vitro, e também sua funcionalização para entrega direcionada a células mieloides. Na primeira parte deste trabalho, demonstramos que o aumento da razão molar de DOPE favorece a entrega de DNA para linfócitos T humanos. Identificamos uma formulação capaz de transfectar células Jurkat para expressão de CAR anti-CD19. Células transfectadas com a LNP aumentavam a expressão de marcadores de ativação (CD69 e PD1) quando cocultivadas com células Raji (CD19+). Utilizando essa LNP, transfectamos linfócitos T humanos primários e demonstramos o potencial citotóxico dessas células contra células alvo CD19+. Demonstramos que a transfecção com a LNP otimizada nesse trabalho foi maior em células Jurkat do que a transfecção com a formulação sintetizada com lipídeos ionizáveis aprovados para uso em humanos. Utilizamos essa plataforma para entregar mRNA para expressão de CAR contra tumores sólidos, utilizando Claudina 6 como alvo (CAR-CLDN6). Para isso, sintetizamos o mRNA modificado com pseudouridina (ψUTP) e entregamos esse mRNA para linfócitos T com a LNP otimizada. Demonstramos a transfecção em células Jurkat, e posterior ativação em co-cultura com células de carcinoma colorretal Colo-205 (CLDN6+). Linfócitos T humanos primários transfectados com a LNP encapsulando mRNA para CAR-CLDN6 foram efetivos contra células CLDN6+. Isso indica que a plataforma de LNPs pode ser utilizada também para a produção de células CAR T com mRNA. Por fim, funcionalizamos a LNP otimizada nos estudos in vitro com um anticorpo para CD11b para direcionar a entrega de mRNA-OVA para células mieloides in vivo. Para testar a plataforma funcionalizada utilizamos uma abordagem de vacina terapêutico, imunizando animais com a LNP antes da inoculação de células de melanoma expressando OVA (B16F10-OVA). Os dados do estudo in vivo demonstram que a vacina induziu resposta celular, com ativação de linfócitos e produção de citocinas, além de induzir um aumento na frequência de células mieloides apresentando MCH-II. Apesar de não ter controlado o crescimento do tumor, essa abordagem terapêutica abre novas possibilidades para a funcionalização e uso das LNPs entregando mRNA, sendo necessários mais estudos para ajuste de doses e utilização de novos alvos específicos para tumores sólidos.
Abstract: Antitumor immunotherapy is a hallmark in the treatment of cancer. In this context, ionizable lipid nanoparticle (LNP) platforms are alternatives for the delivery of nucleic acids. In the production of CAR T cells, ex vivo, LNPs can be used to induce transient expression of the receptor, whether delivering DNA or mRNA. Thus, they offer an alternative to overcome adverse effects observed with the use of viral vectors. LNPs can also be optimized and functionalized to deliver nucleic acids with high specificity to cells of interest. In addition of being an alternative for the production of CAR T cells in vivo, functionalized LNPs encapsulating mRNA can be used as therapeutic vaccine platforms against cancer, inducing an immune response against tumor antigens. In the present work we addressed different applications of an LNP platform, such as optimization for the delivery of DNA and mRNA for the production of CAR T cells in vitro, and also its functionalization for targeted delivery to myeloid cells. In the first part of this work, we demonstrated that increasing the molar ratio of DOPE favors the delivery of DNA to human T lymphocytes. We identified a formulation capable of transfecting Jurkat cells for anti-CD19 CAR expression. Cells transfected with LNP increased the expression of activation markers (CD69 and PD1) when co-cultured with Raji cells (CD19+). Using this LNP, we transfected primary human T lymphocytes and demonstrated the cytotoxic potential of these cells against CD19+ target cells. We demonstrated that transfection with the LNP optimized in this work was greater in Jurkat cells than transfection with the formulation synthesized with ionizable lipids already approved for use in humans. We used this platform to deliver mRNA for CAR expression against solid tumors, using Claudin 6 as a target (CAR-CLDN6). To achieve this, we synthesized mRNA modified with pseudouridine (ψUTP) and delivered this mRNA to T lymphocytes with the optimized LNP. We demonstrated transfection in Jurkat cells, and subsequent activation in co-culture with Colo-205 (CLDN6+) colorectal carcinoma cells. Primary human T lymphocytes transfected with the LNP encapsulating mRNA for CAR-CLDN6 were effective against CLDN6+ cells. This indicates that the LNP platform can also be used to produce CAR T cells with mRNA. Finally, we functionalized the LNP optimized in the in vitro studies with a CD11b antibody for targeted delivery of OVA mRNA to myeloid cells in vivo. To test the functionalized platform, we used a therapeutic vaccine approach, immunizing animals with LNP prior to inoculation of OVA-expressing melanoma cells (B16F10-OVA). Data from the in vivo study demonstrate that the vaccine induced a cellular response, with activation of lymphocytes and production of cytokines, in addition to inducing an increase in the frequency of myeloid cells presenting MCH-II. Despite not having controlled tumor growth, this therapeutic approach opens up new possibilities for the functionalization and use of LNPs delivering mRNA, requiring further studies to adjust doses and use new specific targets for solid tumors.
Subject: Patologia
Nanopartículas
Ácidos Nucleicos
Linfócitos T.
Vacinas
Imunoterapia
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Patologia
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/73462
Issue Date: 27-Mar-2024
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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