De novo design of self-assembling protein nanoparticles towards the gene therapy of colorectal cancer
Hoy en día, el cáncer sigue siendo la segunda causa de muerte en el mundo. Por lo tanto, existe una gran necesidad de encontrar nuevas terapias que resulten más efectivas para su tratamiento. Las terapias actuales, lejos de ser efectivas, producen una gran toxicidad sistémica y ofrecen un bajo porce...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2013 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/125920 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/125920 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Colorectal cancer Gene therapy Selfasembling protein nanoparticles Ciències Experimentals 577 |
| Sumario: | Hoy en día, el cáncer sigue siendo la segunda causa de muerte en el mundo. Por lo tanto, existe una gran necesidad de encontrar nuevas terapias que resulten más efectivas para su tratamiento. Las terapias actuales, lejos de ser efectivas, producen una gran toxicidad sistémica y ofrecen un bajo porcentaje de supervivencia a los pacientes, siendo la principal causa de muerte la aparición de focos metastáticos, especialmente en el cáncer de colon. Por lo tanto, mejorar la especificidad celular y evitar la aparición de focos metastaticos son los mayores retos a los que se enfrentan las futuras terapias contra el cáncer. En este contexto, la terapia génica aparece como una alternativa muy prometedora ya que ofrece la posibilidad de personalizar las terapias además de disminuir su toxicidad. Dado que la bioseguridad es uno de los parámetros que más preocupa en este tipo de terapias, las proteínas multifuncionales aparecen como uno de los vectores de terapia génica más prometedores no solo por su alta biocompatibilidad y su baja toxicidad, sino también por su gran plasticidad. Por otro lado, la necesidad de controlar el tamaño de las partículas generadas para conseguir una adecuada biodistribucion in vivo ha sido ampliamente descrita en la literatura. En este trabajo, hemos explorado la posibilidad de modular el autoensamblaje de proteínas multifuncionales en nanoparticulas de un tamaño predefinido con tal de obtener el máximo potencial de su capacidad de entrega de ácidos nucleicos o drogas terapéuticas. En este contexto, hemos descrito parejas de tags arquitectónicos (de los cuales uno de ellos es una poli-histidina) que son capaces de inducir el autoensamblaje de las proteínas que las contienen en nanoparticulas con propiedades estructurales predefinidas. También hemos estudiado la interacción y el traffiking intracelular de estas nanoparticulas cuando las ponemos en contacto con células en cultivo, donde hemos visto que su internalización no resulta toxico para las células de mamíferos. Además, también hemos estudiado la estabilidad estructural que presentan estas nanoparticulas cuando se administra por vía intravenosa en modelos de ratón, mostrando que las interacciones intermoleculares que se generan durante el proceso de ensamblaje de las nanoparticulas in vitro, son suficientemente fuertes como para asegurar su estabilidad estructural in vivo. Se ha descrito que el receptor CXCR4 es un elemento clave en la formación de focos metastaticos durante el desarrollo tumoral de diferentes tipos de cáncer incluyendo el cáncer de colon, para el cual actualmente no existe todavía ningún vehículo que reconozca de forma específica las células metastaticas. En este contexto, en este estudio hemos explorado la posibilidad de funcionalizar las nanoparticulas proteicas con ligandos que reconocen el receptor CXCR4 con tal de dirigirlas de forma específica a las células que expresan este receptor. Entre los ligandos testados, hemos visto que el péptido T22 es un ligando inusualmente eficiente para el reconocimiento selectivo e internalización en células que expresan el receptor CXCR4 y que las nanoparticulas funcionalizadas con este ligando se biodistribuyen de forma selectiva a las células CXCR4+ in vivo en modelos murinos de cáncer colorectal. Finalmente, también hemos explorado la posibilidad de usar nanoparticulas proteicas funcionalizadas como virus artificiales para la entrega especifica de ácidos nucleicos en las células diana. Este trabajo muestra como las nanoparticulas que contienen dominios de unión a ácidos nucleicos, cuando son incubados junto a un DNA externo, son capaces de generar estructuras que imitan las estructuras virales, encapsulando el DNA en la parte interna de las estructura y protegiéndolo a su vez del ataque de nucleasas externas. Sin embargo, es necesario añadir un paso de hidrolisis con DNasa y RNasas en la purificación de nanoparticulas que contienen dominios de unión a ácidos nucleicos ya que se ha visto que unen ácidos nucleicos bacterianos provenientes del sistema de expresión bacteriano utilizado para su producción recombinante, afectando muy negativamente sobre su funcionalidad como virus artificiales. Por lo tanto, dado la gran biocompatibilidad que a priori se espera de las proteínas, sus propiedades arquitectónicas regulables y la posibilidad de funcionalizarlos con ligandos específicos, hace que las nanoparticulas proteicas autoensamblables sean una herramienta muy prometedora para la entrega dirigida de ácidos nucleicos y drogas terapéuticas en las células de cáncer metastatico de colon y en general en las células de mamífero. |
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