Estudo da interação DNA-ciclodextrina com a técnica de pinçamento óptico com aplicação em terapia gênica
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Cristiano Fantini Leite
Pedro Licinio de Miranda Barbosa
Pedro Licinio de Miranda Barbosa
Resumo
A terapia gênica consiste no tratamento de doenças baseado na transferência de DNA de células sadias par células defeituosas. Um dos métodos de transferência gênica possui como idéia básica construir lipossomas (vesículas lipídicas) e injetar no seu interior o DNA a ser transferido. No entanto, a quantidade de DNA puro possível de ser inserida em lipossomas de tamanho típico em torno de fração de mícron é muito pequena. Uma solução para esse problema é formar complexos de DNA com fármacos que induzem a sua condensação e compactação sem que ele perca suas funções básicas. Nesta dissertação testamos a possibilidade do fármaco ciclodextrina (CD) em formar complexos com moléculas de DNA, visando uma condensação da molécula. O experimento consiste basicamente em promover estiramentos de moléculas únicas de DNA (no limite de forças entrópicas) usando pinçamento óptico e medir o comprimento de persistência da molécula de DNA puro e complexada com a DC. Realizamos medidas para diferentes concentrações de ciclodextrina e, obtivemos, como resultado, curvas de força X extensão do complexo DNA-ciclodextrina. Analisamos estas curvas com o modelo Worm-Like Chain (WLC) de Marko e Siggia, que permite obter o comprimento de persistência que está relacionado à rigidez da molécula. Verificamos um comportamento não usual para o comprimento de persistência do complexo em função da concentração de CD. Como resultado prático imediato, chegamos, a partir dos nossos dados, a um valor ideal para a concentração de ciclodextrina a ser utilizada em terapia gênica. Este trabalho foi realizado em colaboração com a Profa. Mônica Cristina de Oliveira da Faculdade de Farmácia da UFMG.
Abstract
In one of the methods of gene therapy, DNA of normal cells are encapsulated inside liposomes (lipids vesicles) which are transferred by endocytosis into the unhealthy cells. However, the amount of pure DNA that may be absorbed by liposomes of typical dimensions of tenths of microns is small. One solution to this problem is to promote the condensation of the DNA by drugs in complexes DNA- drugs where the DNA keeps its functions of conserving and transferring genetic information. The aim of the research described here was to test the formation of complexes of DNA with the drug cyclodextrin (CD). In our experiments single DNA molecules were stretched (in the limit of entropic forces) by optical tweezers and their length measured for several DNA- CD concentrations. The corresponding forces x extension curves were analyzed according to the Worm-Like Chain (WLC) model of Marko and Siggia to obtain the persistence lengths which is related to the DNA molecule rigidity. An unusual behavior for the persistence length as a function of CD concentration was obtained. As a practical outcome of this work is the prediction of the best CD concentration to be used in gene therapy. This work was developed in collaboration with Dr. Mônica C. de Oliveira from the School of Pharmacy at UFMG.
Assunto
Pinça óptica, Pinçamento óptico, Fisica, Genética médica
Palavras-chave
Pinça optica, Pinçamento optico, DNA-ciclodextrina, Genetica medica