Nova técnica de nanosensoriamento para controle de qualidade de vetores virais em terapia genética

Os vetores virais têm muito potencial para edição genética e terapia genética, mas há uma necessidade urgente de desenvolver métodos de controle de qualidade para minimizar potenciais efeitos colaterais em pacientes. Abordando isso, pesquisadores do Japão desenvolveram uma abordagem baseada em nanosensores que pode diferenciar entre vetores virais funcionais e defeituosos no nível de partícula única. Essa técnica conveniente e barata espera nos levar um passo mais perto do avanço de tratamentos para distúrbios genéticos.

Nas últimas décadas, houve um progresso notável nas tecnologias de manipulação genética, nos aproximando do ponto em que os genes podem ser modificados in vivo. Essas ferramentas abririam o caminho para a terapia genética, inaugurando uma nova era na medicina. Até agora, as estratégias mais promissoras para a terapia genética envolvem alavancar a maquinaria molecular existente encontrada em vírus.

Em particular, vetores de vírus adeno-associados (AAV) recentemente atraíram atenção significativa da comunidade científica, dado seu potencial para servir como vacinas de ácido nucleico para doenças como a COVID-19. No entanto, durante a fabricação do vetor AAV, algumas partículas podem carregar apenas uma cópia parcial do genoma pretendido, enquanto outras podem estar vazias. Esses vetores defeituosos podem levar a efeitos colaterais inesperados, ressaltando a necessidade urgente de métodos robustos de controle de qualidade em sua produção.

Enfrentando esse desafio, uma equipe de pesquisadores do Japão relatou recentemente uma nova técnica de nanosensoriamento para medir características de vetores virais. Suas descobertas foram apresentadas em seu último artigo, publicado online em 5 de junho de 2024, em ACS Nano.

A equipe inclui o professor associado Makusu Tsutsui e o professor Tomoji Kawai do Instituto de Pesquisa Científica e Industrial da Universidade de Osaka; o professor Akihide Arima do Instituto de Nanosistemas de Vida da Universidade de Nagoya; o professor especialmente nomeado Yoshinobu Baba do Instituto de Nanosistemas de Vida do Instituto de Inovação para a Sociedade do Futuro da Universidade de Nagoya; a pesquisadora do projeto Mikako Wada, o professor assistente Yuji Tsunekawa e o professor Takashi Okada, todos do Instituto de Ciências Médicas da Universidade de Tóquio.

A abordagem proposta envolve medir a corrente iônica que flui através de uma abertura de nanoporo quando um diferencial de voltagem é aplicado a uma solução contendo AAVs. Quando o nanoporo está desobstruído, a corrente iônica medida é relativamente constante. Mas quando uma partícula viral passa pelo nanoporo, o fluxo de íons é parcialmente bloqueado por um breve momento, produzindo um pico ou pulso na leitura da corrente iônica.

Curiosamente, como os vetores AAV com genomas completos são mais pesados ​​e ligeiramente mais volumosos do que os vetores vazios ou parcialmente preenchidos, é possível discriminá-los à medida que passam pelo nanoporo — vetores defeituosos produzem uma “assinatura” na corrente iônica medida que é visivelmente diferente daquela dos vetores de genoma completo.

A equipe verificou isso por meio de experimentos, simulações de elementos finitos e análises teóricas. “Ao projetar um sensor com uma estrutura ótima, identificamos pela primeira vez as diferenças de escala subnanométrica derivadas de genes no tamanho dos vetores virais”, explica Tsutsui.

Essa técnica permite o controle de qualidade conveniente e barato de vetores AAV, que até agora dependia de métodos complexos como fotometria de massa, microscopia eletrônica de transmissão e ultracentrifugação analítica.

“O presente trabalho pode revolucionar a medicina ao fornecer uma ferramenta para preparar vetores AAV com qualidade ultra-alta para terapia genética segura e eficaz”, destaca Tsunekawa. “Pode ser essencial no desenvolvimento de sistemas de produção e purificação para vetores AAV”, ele acrescenta.

Além disso, além dos vetores AAV, essa abordagem é promissora para estudar outros tipos de vetores virais, potencialmente abrindo novos caminhos para terapias genéticas eficazes e avançando nossa compreensão da biologia viral. Além disso, garantir a alta qualidade dos vetores AAV usados ​​clinicamente pode permitir doses mais baixas para os pacientes, minimizando assim os efeitos colaterais.