Plataforma de nanoparơculas lipídicas ionizáveis para entrega de DNA in vivo

dc.creatorAna Carolina Soares Braga
dc.date.accessioned2023-07-07T18:56:21Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:25:22Z
dc.date.available2023-07-07T18:56:21Z
dc.date.issued2023-04-26
dc.description.abstractGene therapies and vaccines using nucleic acids have emerged as a promising approach in the treatment and prevention of various diseases, including viral diseases and cancer. However, the use of this tool requires the development of technologies that provide safe and effective delivery of the nucleic acid. In this sense, the use of ionizable lipid nanoparticles (LNPs) has proven to be an attractive solution for the clinic, since they are already being employed in approved mRNA vaccines for COVID-19, presenting a great potential to revolutionize the prevention and treatment of several diseases in the future. Therefore, the present work aims to develop and implement an LNPs-based platform for safe and effective DNA delivery through in vivo screening. To this end, a library of 29 LNPs encapsulating DNA barcoding (b-DNA) as an identification tool was developed, containing an ionizable lipid, an auxiliary lipid, cholesterol, and a PEG-coupled lipid. Among the four components, the molar composition of the auxiliary lipids (1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE), 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) and 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane (DOTAP)) and cholesterol were varied to obtain different formulations. The LNPs were formulated using a microfluidic device, combined into a pool, and injected into C57BL/6 mice intramuscularly or intravenously. To assess biodistribution and select the most promising LNPs for a given organ, high-throughput deep sequencing of b-DNA was used to identify and quantify DNA deliveries. The LNPs with the highest DNA delivery efficiency in each organ were selected and subjected to in vitro testing to assess their transfection efficiency in four cell types of interest: macrophages (RAW 264.7), fibroblasts (L929), liver cells (HepG2), and endothelial cells (bEnd.3). The results revealed that varying the composition of LNPs alters their structure and physicochemical properties such as size and zeta potential. As a consequence, we observed different tropism and biodistribution for each of the LNPs in different organs. LNP B4 demonstrated higher GFP expression in vitro, which validates its potential use in vaccine studies. Furthermore, in vivo intravenous testing showed that LNPs B4 and B10 are suitable for gene therapies that target organs such as the heart, liver, spleen, and lung.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/55958
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Restrito
dc.subjectInovações tecnológicas
dc.subjectBiotecnologia
dc.subjectNanotecnologia
dc.subjectNanopartículas
dc.subjectLipídios
dc.subjectÁcidos nucleicos
dc.subjectSequência de nucleotídeos
dc.subjectDNA
dc.subject.otherNanopartículas lipídicas ionizáveis
dc.subject.otherLipídios ionizáveis
dc.subject.otherCódigo de barra de DNA
dc.subject.otherBiodistribuição
dc.subject.otherDeep sequencing
dc.subject.otherIonizable lipid nanoparticles
dc.subject.otherIonizable lipids
dc.subject.otherDNA barcoding
dc.subject.otherBiodistribution
dc.titlePlataforma de nanoparơculas lipídicas ionizáveis para entrega de DNA in vivo
dc.title.alternativeIonizable lipid nanoparticle platform for in vivo DNA delivery
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Sérgio Ricardo Aluotto Scalzo Júnior
local.contributor.advisor1Pedro Pires Goulart Guimarães
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/523694311768598
local.contributor.referee1Frederic Jean Georges Frezard
local.contributor.referee1Anderson Kenedy Santos
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7004823268803207
local.description.embargo2025-04-26
local.description.resumoAs terapias genéticas e vacinas que utilizam ácidos nucléicos surgiram como uma abordagem promissora no tratamento e prevenção de várias doenças, incluindo as virais e o câncer. No entanto, o uso dessa ferramenta requer o desenvolvimento de tecnologias que proporcionem uma entrega segura e eficaz do ácido nucléico. Nesse sentido, o uso de nanopartículas lipídicas ionizáveis (LNPs) tem se mostrado uma solução atraente para a clínica, uma vez que já vem sendo empregadas em vacinas de mRNA aprovadas para COVID-19, apresentando um grande potencial de revolucionar a prevenção tratamento de diversas doenças no futuro. Entretanto, a triagem de LNPs são comumente realizadas em um ambiente in vitro, o que impossibilita uma reprodução completa das barreiras biológicas encontradas em um organismo vivo. Portanto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver e implementar uma plataforma baseada em LNPs para entrega segura e eficaz de DNA através de uma triagem in vivo. Para esse fim, foi desenvolvida uma biblioteca de 29 LNPs que encapsulam código de barras de DNA (b-DNA) como ferramenta de identificação, contendo um lipídio ionizável, um lipídio auxiliar, colesterol e um lipídio acoplado ao PEG. Dentre os quatro componentes, a composição molar dos lipídios auxiliares (1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE), 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) e 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane (DOTAP)) e do colesterol foram variadas para obter diferentes formulações. As LNPs foram formuladas através de um dispositivo microfluídico, combinadas em um pool e injetadas em camundongos C57BL/6 por via intramuscular ou intravenosa. Para avaliar a biodistribuição e selecionar as LNPs mais promissoras para determinado órgão, foi utilizado o sequenciamento profundo de alto rendimento do b-DNA para identificar e quantificar as entregas de DNA. As LNPs com maior eficiência de entrega de DNA em cada órgão foram selecionadas e submetidas a testes in vitro para avaliar a sua eficiência de transfecção em quatro tipos celulares de interesse: macrófagos (RAW 264.7), fibroblastos (L929), células hepáticas (HepG2) e células endoteliais (bEnd.3). Os resultados revelaram que a variação da composição das LNPs altera sua estrutura e propriedades físico-químicas como tamanho e potencial zeta. Em consequência, observamos um tropismo e biodistribuição diferentes para cada uma das LNPs em diferentes órgãos. A LNP B4 demonstrou uma maior expressão de GFP in vitro, o que valida seu potencial uso em estudos de vacinas. Além disso, testes in vivo por via intravenosa mostraram que as LNPs B4 e B10 são adequadas para terapias genéticas que possuem como alvo órgãos como o coração, fígado, baço e pulmão.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Inovação Tecnológica e Biofarmacêutica

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertação Ana Carolina Soares Braga - versão final.pdf
Tamanho:
3.01 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.07 KB
Formato:
Plain Text
Descrição: