Nanoformulações da angiotensina-(1-7) e do remdesivir com lipossomas: eficácia terapêutica por via intranasal em camundongos K18-hACE2 infectados por SARS-CoV-2
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Prof. Dr. Frédéric Jean Georges Frézard; Profa. Dra. Eliana Martins Lima; Profa. Dra.Daisy Motta Santos; Prof. Dr. André Luís Branco de Barros; Profa. Dra. Luciene Bruno Vieira.
Resumo
A pandemia de COVID-19 destacou a necessidade urgente de estratégias terapêuticas eficazes para reduzir o impacto da doença e proteger os indivíduos da síndrome respiratória aguda grave. Foram exploradas estratégias como a busca por moléculas inéditas com potencial terapêutico, o reposicionamento de fármacos anti-inflamatórios e antivirais e o desenvolvimento de novas formulações para administração pulmonar de fármacos. O peptídeo endógeno angiotensina-(1-7) [Ang-(1-7)] emergiu como um agente anti-inflamatório promissor, enquanto o remdesivir (RDV) tem sido amplamente utilizado devido às suas propriedades antivirais, apesar das limitações associadas à sua formulação farmacêutica Veklury®, como eficácia moderada, alta toxicidade e necessidade de administração parenteral. Diante desse contexto, os trabalhos que deram origem a esta tese tiveram como objetivo central desenvolver formulações lipossomais para administração intranasal de Ang-(1-7) [LAng (1-7)] e RDV [LRDV] e avaliar sua eficácia em modelos de infecção por SARS-CoV-2, incluindo camundongos transgênicos K18-hACE2. As formulações LAng (1-7) e LRDV foram obtidas pelo método de injeção de solução etanólica, apresentando vesículas com diâmetros médios de 100 nm e 120 nm, respectivamente, e índices de polidispersão inferiores a 0,1. As taxas de encapsulação da Ang-(1-7) e do RDV foram de 13% e 65% e as meia-vidas de liberação a 37oC de 9,3 h e 5,3 h, respectivamente. Ensaios in vitro de citotoxicidade e atividade antiviral de LRDV mostraram um índice de seletividade 3,5 vezes maior em comparação ao fármaco livre. O estudo farmacocinético do LRDV por via intranasal evidenciou a entrega efetiva do fármaco aos pulmões. Camundongos K18-hACE2 infectados com SARS-CoV-2 foram tratados a cada 12 horas por 5 dias com LAng (1-7) intranasal, LRDV intranasal ou a formulação comercial do RDV (Veklury®) intraperitoneal, com grupos controle recebendo lipossomas vazios, Ang-(1-7) livre ou PBS. O tratamento com LAng (1-7) resultou em maior sobrevivência dos animais em comparação aos grupos controle, além de reduzir significativamente a carga viral e os níveis de IL-6 e TNF nos pulmões. No tratamento com LRDV intranasal, os camundongos permaneceram vivos até 15 dias após a infecção (dpi), enquanto os grupos controle apresentaram 100% de mortalidade em 6 dpi, e o grupo tratado com Veklury® intraperitoneal apresentou 62,5% de mortalidade em 8 dpi. Além disso, LRDV reduziu significativamente as cargas virais nos pulmões e cérebro, prevenindo a resposta inflamatória induzida pelo SARS-CoV-2 nos pulmões, o que não foi observado com Veklury®. Em conclusão, essa tese apresenta prova de conceito para estratégias terapêuticas inovadoras da COVID-19 baseadas em nanoformulações lipossomais de Ang-(1-7) e RDV administradas por via intranasal. LAng (1-7) demonstrou potencial anti-inflamatório e antiviral, enquanto LRDV mostrou-se superior ao tratamento convencional, reduzindo a carga viral tanto nos pulmões quanto no cérebro e prevenindo a inflamação pulmonar, podendo ser uma alternativa promissora também para a condição pós-COVID-19. De forma mais ampla, essas descobertas destacam o potencial das nanoformulações lipossomais intranasais no tratamento da COVID-19.
Abstract
ABSTRACT
The COVID-19 pandemic highlighted the urgent need for effective therapeutic strategies to reduce the impact of the disease and protect individuals from severe acute respiratory syndrome. Several approaches have been explored, including the search for new molecules with therapeutic potential, the repurposing of existing anti-inflammatory and antiviral drugs and the development of novel formulations for pulmonary deliveryThe endogenous peptide angiotensin-(1-7) [Ang-(1-7)] emerged as a promising anti-inflammatory agent, while remdesivir (RDV) has been widely used due to its antiviral properties, despite the limitations of its pharmaceutical formulation Veklury®, such as moderate efficacy, high toxicity, and the requirement for parenteral administration. In this context, the studies that led to this thesis were primarily aimed at developing liposomal formulations for intranasal administration of Ang-(1-7) [LAng (1-7)] and RDV [LRDV], and evaluating their efficacy in SARS-CoV-2 infection models, including K18-hACE2 transgenic mice. The LAng (1-7) and LRDV formulations were prepared by the ethanol injection method, yielding vesicles with mean diameters of 100 nm and 120 nm, respectively, and polydispersity indices below 0.1. The encapsulation efficiencies of Ang-(1-7) and RDV were 13% and 65%, respectively, with release half-lives at 37 °C of 9.3 h and 5.3 h. In vitro cytotoxicity and antiviral assays of LRDV demonstrated a 3.5-fold higher selectivity index compared to the free drug. Pharmacokinetic studies of intranasally administered LRDV confirmed efficient drug delivery to the lungs. K18-hACE2 mice infected with SARS-CoV-2 were treated every 12 hours for 5 days with intranasal LAng (1-7), intranasal LRDV, or intraperitoneal Veklury®, with control groups receiving empty liposomes, free Ang-(1-7), or PBS. Treatment with LAng (1-7) increased survival compared with control groups, while also significantly reducing viral load and levels of IL-6 and TNF in the lungs. In the case of intranasal LRDV, all mice remained alive up to 15 days post-infection (dpi), whereas control groups showed 100% mortality by 6 dpi, and the group treated with intraperitoneal Veklury® exhibited 62.5% mortality by 8 dpi. Moreover, LRDV significantly reduced viral loads in both lungs and brain, preventing SARS-CoV-2-induced inflammatory responses in the lungs, which was not observed with Veklury®. In conclusion, this thesis provides proof-of-concept for innovative COVID-19 therapeutic strategies based on intranasal liposomal nanoformulations of Ang-(1-7) and RDV. LAng (1-7) demonstrated both anti-inflammatory and antiviral potential, while LRDV outperformed conventional treatment, reducing viral burden in lungs and brain and preventing pulmonary inflammation, making it a promising alternative also for post-COVID-19 conditions. More broadly, these findings underscore the therapeutic potential of intranasal liposomal nanoformulations in the treatment of COVID-19.
Assunto
Fisiologia, COVID-19, Angiotensinas, Lipossomos, Absorção Nasal
Palavras-chave
COVID-19, angiotensina-(1-7), remdesivir, lipossomas, intranasal, K18-hACE2.
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