Terapia Gênica com hPEDF via vetores AAVs e Nanopartículas na Asma Alérgica

Aos meus pais, por tudo.

A minha avó.

Aos irmãos Celina e Nelsinho Cavalcanti.

ABREVIATURAS

µg – micrograma

µL – microlitro

μm – micrômetro

μM - micromolar

°C - grau Celsius ou centígrado

% - porcentagem

α-SMA - alfa actina de músculo liso

A - adenina

AAP - proteína de ativação de montagem

AAT - alfa-1-antitripsina

AAVs - vírus adeno-associados

AdV – adenovírus

ADA - deficiência de adenosina desaminase

AGEs - produtos finais da glicação avançada, do inglês Advanced Glycation End-products

AIDS - síndrome da imunodeficiência adquirida

AMPc - adenosina 3’,5’-monofosfato cíclico

Ang II - Angiotensin II

AP-1 - proteína ativadora 1

ApoE - apolipoproteína E

APRIL - ligante indutor de proliferação

Arg – Arginina

Asp – Aspartato

ATGL - lipase triglicerídica adiposa

ATP - adenosina trifosfato

ATS - American Thoracic Society

AT/RT - tumor teratóide/rabdóide atípicos

AKT - homólogo do oncogene viral de timoma murino v-akt

FGF - fator de crescimento de fibroblasto

bFGF - fator de crescimento de fibroblasto básico

BAL - lavado broncoalveolar

BALF – fluido do lavado broncoalveolar

BAX - Bcl-2 associada a X

Bcl2 - linfoma de células B 2, do inglês B-cell lymphoma 2

Bcl-x- linfoma extra-grande de células B, do inglês B-cell lymphoma-extra large

BDNF - fator neurotrófico derivado do cérebro

BSA - albumina sérica bovina

C – capeamento, do inglês end-capping

C – citosina

CAR-T - células T do receptor de antígeno quimérico

Cas9 – proteína 9 associada a CRISPR

CBA - Promotor de β actina de galinha, do inglês chicken β-actin

CBG - globulina ligadora de cortisol

CCL - ligante da quimiocina motivo C-C

CCl4 - tetracloreto de carbono

cDNA - ácido desoxirribonucléico complementar

CFDA - China Food and Drug Administration

c-FLIP - proteínas celulares inibidoras de FLICE

CFTR - regulador de condutância transmembranar de fibrose cística

cg - cópias genômicas

CK2 - caseína quinase 2

CLCs - cristais de Charcot-Leyden

cm - centímetro

CP – partículas convencionais

CRISPR - repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas

CTL - linfócitos T citotóxicos

CVF - capacidade vital forçada

CXCL - ligante de quimiocina motivo C-X-C

cysLTs - leucotrienos cisteínicos

DAMPs - padrões moleculares associados a danos

DATASUS - Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde

DMRI - degeneração macular relacionada à idade

DNA- ácido desoxirribonucleico

DPOC - doenças pulmonares obstrutivas crônicas

dsDNA - DNA de dupla fita, do inglês double strand DNA

E – glutamato

ECP - proteína catiônica eosinofílica

EDN - neurotoxina derivada de eosinófilos

eGFP- proteína verde fluorescente melhorada, do inglês enhanced green fluorescent protein

EGF - fator de crescimento epidérmico

EGFR-PTK- proteína tirosina cinase do receptor do fator de crescimento epidérmico

EMA - Agência Europeia de Medicamentos

EMT - transição epitelial-mesenquimal

EndMT - transição endotelial-mesenquimal

EPC-1 - população inicial que duplica o cDNA-1, do inglês early population doubling cDNA-1

ET-1 - endotelina 1

EPO - peroxidase eosinofílica

EPR - epitélio pigmentado da retina

EPR - Expert Panel Report

EROs – espécies reativas de oxigênio

ERK - quinase regulada por sinal extracelular

Ex. - exemplo

F - fenilalanina

FasL - ligante de Faz

FAP-1 - fosfatase-1 associada ao Fas

FDA - Food and Drug Administration

FeNO - fração exalada de óxido nítrico

FEV1 - Volume Expiratório Forçado em 1 segundo

FGFR1- receptor 1 do fator de crescimento de fibroblasto

FIX - fator IX

Flipl- FLICE-like de forma longa

Flt-1 - receptor 1 do fator de crescimento endotelial vascular

FPI - fibrose pulmonar idiopática

FVC - capacidade vital forçada expiratória

g -gramas

G- guanina

Gal-10 - galectina-10

GAGs - glicosaminoglicanos

GDNF - fator neurotrófico derivado de células gliais

GFP - proteína verde fluorescente, do inglês green fluorescent protein

GINA - Global Initiative for Asthma

GM-CSF – fator estimulador de colônias de granulócitos e macrófagos

H2O2- peróxido de hidrogênio

hAAT - alfa-1-antitripsina humano

hASCs - células-tronco derivadas do tecido adiposo humano

HCC - carcinoma hepatocelular humano

HDM - House Dust Mite

HDR - reparo dirigido por homologia

HGF – fator de crescimento de hepatócito

HIF-1α - fator induzível por hipóxia 1 alfa

HMGB1 - proteína de grupo de alta mobilidade 1

hMSCs - células-tronco mesenquimais humanas

hPEDF - fator derivado do epitélio pigmentado de humano

HPV - vírus do papiloma humano

HSCs - células-tronco hematopoéticas

Hsp47 - proteína de choque térmico 47

HSPG - proteoglicano heparan sulfato

HSV-1 - vírus herpes simples tipo 1

HSVtk - timidina quinase do herpes simplex vírus I

HUVEC - células endoteliais da veia umbilical humana

ICS - corticoides inalatórios

ILC-2 - células linfoides inatas do tipo 2

i.n. - intranasal

iNOS - Óxido nítrico sintase induzível

i.p. – intraperitoneal

IP-10 - Interferon gamma-induced protein 10

iPLA2 - fosfolipase A2 independente de cálcio

IRS-2 - substrato do receptor de insulina 2

i.v. – intravenoso

IAM - infarto agudo do miocárdio

ICAM-1 - Molécula de adesão intercelular-1

IFN – interferon

Ig- Imunoglobulina

IgE - imunoglobulina alérgeno específica

IkB - inibidor de NF-kB

IL – interleucina

iNOS - óxido nítrico sintase induzível

irpm- incursões respiratórias por minuto

iRNA – RNA de interferência

i.t. - intratraqueal

ITRs - repetições terminais invertidas

JAK- Janus kinase

JNKs - quinases Jun N-terminais

K - lisina

kb – quilobases

kDa – quilodalton

kg - quilograma

L - litro

LABAs - agonistas β2 de longa duração

LamR - receptor da laminina

LDL - lipoproteína de baixa densidade

LTC4 - leucotrieno C4

LPS - lipopolissacarídeos

LRP6 - receptor de lipoproteínas de baixa densidade relacionada a proteína 6

Lys – Lisina

m - metro

M – mutante

M1 - macrófago tipo 1

M2- macrófago tipo 2

MA - macrófagos alveolares

M-AAV - vírus adeno-associado mutante, do inglês mutant AAV

MAPKs - proteínas quinases ativadas por mitógeno

MBP-1 - proteína básica principal 1

MCP- 1 - proteína quimioatraente de monócitos 1

MEC - matriz extracelular

Mer – números de resíduos em um peptídeo

mg – miligrama

MHC - complexo principal de histocompatibilidade

min - minuto

mL – mililitro

mm – milímetro

mM - milimolar

MMP - metaloproteinase da matriz

MPP – partículas muco penetrantes

mRNA - ácido ribonucleico mensageiro

MT1-MMP - metaloproteinase-1 de matriz tipo membrana

mTOR - proteína alvo da rapamicina em mamíferos

MUC5AC - mucina 5AC

mV - milivolts

NAbs - anticorpos neutralizantes

NADPH- nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato

NAEPP - National Asthma Education and Prevention Program

NPC1 - doença de Niemann-Pick tipo C1

NF-kB - fator nuclear kappaB

ng – nanograma

NK - Natural Killer

NLR - receptor tipo nod

NLR – sequência de localização nuclear

NLRP3 - domínio pirina da família NLR contendo 3

nm – nanômetro

NO - óxido nítrico

NP – nanopartícula

OIR - retinopatia induzida por oxigênio

ORF - janela aberta de leitura

OTC - deficiência de ornitina transcarbamilase

OVA - ovalbumina

P - pressão

P – prolina

PAEs - poli (aminoésteres)

PAF - fator de ativação de plaquetas

PAMPs - padrões moleculares associados aos patógenos

pb - pares de bases

PBAE - poli-beta-amino-éster

PCL - poli (ε caprolactona)

PCR - Reação em Cadeia da Polimerase

PCR - proteína C reativa

PDGF - fator de crescimento derivado de plaquetas

PDI - índice de polidispersidade

pDNA – DNA plasmidial

PECAM-1 - molécula de adesão celular endotelial plaquetária

PEDF - fator derivado do epitélio pigmentado

PEDF-R – receptor do PEDF

PEG - polietilenoglicol

PEI - polietilenoimina

PGD2 - prostaglandina D2

pH - potencial hidrogeniônico

PI3-K - fosfatidilinositídeo 3-quinase

PKA - proteína quinase A

PLA - poli (ácido lático)

PLA2 - fosfolipase A2

PLL - poli-L-lisina

PLXDC - proteínas contendo domínio de plexina

PPARγ - receptor de peroxissoma ativado por proliferador gama

ppb - partes por bilhão

PRR - receptores de reconhecimento de padrões

PUMA - modulador de apoptose regulado positivamente por p53

PVC - policloreto de vinila

PKD – proteínas quinases D

QV - qualidade de vida

R- receptor

rAAV - vírus adeno-associados recombinantes

RANTES - Regulada na ativação, células T normais expressas e secretadas

RCEC - células endoteliais de capilares da retina

RCL - alça central reativa, do inglês "reactive center loop"

Rh – rhesus

RMN - ressonância magnética nuclear

RNA - ácido ribonucleico

ROS - espécies reativas de oxigênio

S – serina

SABAs - agonistas β2 de curta ação

SA-β-gal - beta-galactosidase associada à senescência

SAHF - focos heterocromáticos associados à senescência

scAAV - AAV autocomplementar, do inglês self complementary AAV

SCID - síndrome de imunodeficiência combinada grave

Serpinas – inibidor de serina protease

SIA - ácido siálico

siRNA - RNA silenciador

SMAD - mães contra decapentaplégicos

SNC – sistema nervoso central

SNPs - polimorfismos de nucleotídeo único

ssAAV - AAV fita simples, do inglês single strand AAV

ssDNA - DNA fita simples, do inglês single strand DNA

STZ – estreptozotocina

SUS - Sistema Único de Saúde

sv40 - vacuolante símio

T - timina

T – treonina

TAMs - macrófagos associados à tumores

TGF-β - Fator de transformação do crescimento beta

Th - T helper

TH - tirosina hidroxilase

Thr – treonina

TIMP - inibidor tecidual de metaloproteinases

TLR - receptor tipo toll

TMV - vírus do mosaico do tabaco

TNF - fator de necrose tumoral

TRAIL - Ligante Indutor de Apoptose Relacionado ao TNF

Treg - células T reguladoras

TSLP - linfopoietina estromal tímica

TSP-1 - trombospondina 1

TYK – tirosina quinase

Ub - ubiquitina

V’- fluxo aéreo

VA – vias aéreas

Val - valina

VCAM-1 - proteína de adesão celular vascular-1

VE - ventrículo esquerdo

VEGF - fator de crescimento endotelial vascular

VEF1 - volume expiratório forçado no primeiro segundo

VLPs - vacinas com partículas semelhantes a vírus

VR - vírus

Wnt - Site de integração relacionado ao Wingless, do inglês Wingless-related integration site

WT- selvagem, do inglês wide type

Y - tirosina

Y-F - tirosina para fenilalanina

SUMÁRIO

Capa

Folha de Rosto

Créditos

1.1. INTRODUÇÃO

1.1.1. ASMA

1.1.1.1. DEFINIÇÃO

1.1.1.2. EPIDEMIOLOGIA

1.1.1.2.1. DISTRIBUIÇÃO

1.1.1.2.2. FATORES DETERMINANTES

1.1.1.2.2.1. FATORES GENÉTICOS E EPIGENÉTICOS

1.1.1.2.2.2. ETNIA

1.1.1.3. DIAGNÓSTICO

1.1.1.4. CONDIÇÕES ASSOCIADAS

1.1.1.5. FENÓTIPOS E ENDÓTIPOS

1.1.1.6. CLASSIFICAÇÃO

1.1.1.7. ASMA ALÉRGICA

1.1.1.7.1. FISIOPATOLOGIA

1.1.1.7.1.2. EVENTOS INICIAIS

1.1.1.7.1.3. RESPOSTA IMUNOLÓGICA

1.1.1.7.1.4. A RESPOSTA TH2

1.1.1.7.1.5. FASE TARDIA

1.1.1.7.1.6. REMODELAMENTO DAS VIAS AÉREAS

1.1.1.7.1.7. COMPONENTES DO PROCESSO DE REMODELAMENTO

1.1.1.7.1.8. BRONCOCONSTRIÇÃO

1.1.1.7.1.9. TRATAMENTOS

1.1.1.7.1.9.1. CORTICOSTEROIDES

1.1.1.7.1.9.1.1 EFEITOS COLATERAIS

1.1.7.1.9.2. AGONISTAS Β2 ADRENÉRGICOS

1.1.7.1.9.2.1. EFEITOS COLATERAIS

1.1.7.1.9.3 ANTAGONISTAS DOS RECEPTORES MUSCARÍNICOS

1.1.7.1.9.3.1. EFEITOS COLATERAIS

1.1.1.7.1.9.4. NOVOS ALVOS TERAPÊUTICOS

1.1.1.7.1.9.4.1. ANTICORPOS MONOCLONAIS

1.1.1.7.1.9.4.1.1 EFEITOS COLATERAIS

1.1.1.7.1.9.4.2. ALVOS TERAPÊUTICOS EM DESENVOLVIMENTO

1.1.1.7.1.9.4.3. TERAPIAS ANTI-FIBRÓTICAS

1.1.2. O FATOR DERIVADO DO EPITÉLIO PIGMENTADO (PEDF)

1.1.2.1. CARACTERIZAÇÃO

1.1.2.2. INTERAÇÃO COM COMPONENTES DA MEC E RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

1.1.2.3. FUNÇÕES

1.1.2.3.1. EFEITOS NA REGULAÇÃO DO CICLO CELULAR E ENVELHECIMENTO

1.1.2.3.2. EFEITOS NA APOPTOSE

1.1.2.3.3 EFEITOS ANTI-ANGIOGÊNICOS

1.1.2.3.3.1. INIBIDOR DE METALOPROTEINASES DE MATRIZ (MMPS)

1.1.2.3.4. EFEITOS ANTI-INFLAMATÓRIOS

1.1.2.3.5. EFEITOS ANTIOXIDANTES

1.1.2.3.6. EFEITOS ANTITUMORAIS

1.1.2.3.7. EFEITO ANTI-FIBRÓTICO

1.1.2.4. PEDF NO PULMÃO

1.1.2.4..1 PEDF NA ASMA

1.1.3. TERAPIA GÊNICA

1.1.3.1. HISTÓRICO

1.1.3.2. APLICAÇÃO CLÍNICA DA TERAPIA GÊNICA

1.1.3.3. POSIÇÃO ATUAL DA TERAPIA GENÉTICA

1.1.3.4. DEFINIÇÃO

1.1.3.5. MECANISMO

1.1.3.5.1. VETORES

1.1.3.5.1.1 VETORES NÃO-VIRAIS

1.1.3.5.1.2. VETORES VIRAIS

1.3.5.1.2.1. VÍRUS ADENO-ASSOCIADO (AAV)

1.1.3.5.1.2.1.1. ESTRUTURA

1.1.3.5.1.2.2. AAV COMO VETOR PARA TERAPIA GÊNICA

1.1.3.5.1.2.2.1. APLICAÇÃO CLÍNICA DO AAV

1.1.3.5.1.2.2.1.1. TERAPIAS EMERGENTES

1.1.3.5.1.2.2.2. LIMITAÇÕES E MELHORAMENTO DO RAAV

1.1.3.6. TERAPIA GÊNICA NO PULMÃO

1.1.3.6.1. AAV NO PULMÃO

1.1.3.6.2. AAV SOROTIPO 8 (AAV8)

1.1.3.6.2.1. AAV8 NO PULMÃO

1.2. NANOPARTÍCULAS

1.2.1. POLÍMEROS

1.2.1.1. POLÍMEROS NATURAIS

1.2.1.2. POLÍMEROS SINTÉTICOS

1.2.1.3. POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS

1.3. POLÍMEROS NA TERAPIA GÊNICA

1.3.1. POLI (Β-AMINOÉSTERES) (PBAES)

1.3.2. RELAÇÃO ESTRUTURA-FUNÇÃO

1.3.3. NANOPARTÍCULAS COM REVESTIMENTO DE PEG

1.3.4. USO DE PEG-PBAE PARA TERAPIA GÊNICA NO PULMÃO

2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Landmarks

Capa

Folha de Rosto

Página de Créditos

Sumário

Bibliografia

1.1. INTRODUÇÃO

1.1.1. ASMA

1.1.1.1. DEFINIÇÃO

A asma é uma doença respiratória caracterizada por inflamação crônica das vias aéreas, associada à hiper-responsividade brônquica e ao remodelamento pulmonar. Tem origem multifatorial, consequência de complexas interações genético-ambientais, apresentando, assim, heterogeneidade na manifestação clínica, quanto ao tipo e intensidade da inflamação e remodelamento das vias respiratórias (PAPI, et al., 2018; GINA, 2021).

É definida pela recorrência de sintomas respiratórios como sibilos, falta de ar, sensação de aperto no peito e tosse, que variam com o tempo e em intensidade (GINA, 2021). Além disso, diferentemente das doenças pulmonares obstrutivas crônicas (DPOC), como enfisema e bronquiectasia, que apresentam condição obstrutiva irreversível, a asma apresenta obstrução reversível das vias respiratórias, com limitação variável do fluxo de ar expiratório (SMITH, et al., 2021).

Em asmáticos, o estreitamento das vias aéreas se deve a uma combinação de fatores que incluem a hiper-responsividade brônquica, hipersecreção de muco, edema e alterações estruturais referentes ao remodelamento. Neste sentido, a limitação variável do fluxo de ar pode progredir para limitação persistente do fluxo ou obstrução fixa das vias aéreas (HOUGH, et al., 2020).

Os sintomas e a obstrução do fluxo de ar podem se resolver espontaneamente ou em resposta à medicação, podem estar ausentes por semanas e meses, ou piorar durante os períodos de exacerbação, levando à insuficiência respiratória e ao risco de morte (GINA, 2021). Tais crises asmáticas são desencadeadas por fatores como exposição a alérgenos aéreos, poluição do ar, exercício físico, mudanças no clima, infecções virais do trato respiratório superior e fármacos como a aspirina (TIOTIU, et al., 2020; WARK, et al., 2018).

1.1.1.2. EPIDEMIOLOGIA

1.1.1.2.1. DISTRIBUIÇÃO

A asma é a doença respiratória crônica mais comum em todo o mundo, acometendo cerca de 340 milhões de pessoas (1-18% da população geral) de todas as idades, sendo um problema mundial de saúde (MATTIUZZI, LIPPI, 2020).

Sua prevalência é mais alta em países desenvolvidos, como a Austrália (15%), e mais baixa em países em desenvolvimento, como a China (2%) (TO, et al., 2021). O Brasil é o 8º país em prevalência de asma, com aproximadamente 20 milhões de asmáticos (10%) (Figura 1). É um dos países com maior incidência de asma em crianças, com altas taxas de asma grave. No sul do Brasil, 20% das crianças em idade escolar têm asma, muitas delas com doença não controlada (CARDOSO, et al., 2017). A incidência de sintomas de asma entre adolescentes, de acordo com estudos internacionais, foi de 20%, uma das mais elevadas do mundo. Entre adultos de 18 a 45 anos, 23% dos brasileiros tiveram sintomas de asma no último ano, porém apenas 12% destes tinham diagnóstico prévio de asma (PIZZICHINI, et al., 2020). Segundo o banco de dados do Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde (DATASUS), ligado ao Ministério da Saúde, no Brasil ocorrem, em média, 120 mil hospitalizações anualmente, sendo a quarta causa de hospitalizações pelo SUS. O custo da hospitalização, de apenas um paciente por ano, é de 733,00 dólares norte-americanos, o que ressalta a grande utilização de recursos da saúde e os elevados custos econômicos da asma (CARDOSO, et al., 2017). Esse custo seria significativamente reduzido com o controle adequado da doença, todavia, apenas 12,3% dos asmáticos apresentam asma bem controlada (PIZZICHINI et al., 2020).

Observa-se um declínio de hospitalizações e mortes devido à asma em alguns países, inclusive no Brasil (PIZZICHINI, et al., 2020). Apesar disso, a asma continua impondo um enorme fardo aos sistemas de saúde e à sociedade (GINA, 2021). O custo para os pacientes, família e comunidade é desproporcionalmente alto em países de baixa e média renda, gerando uma grande disparidade global em termos de absenteísmo e queda de produtividade escolar e no trabalho, e na qualidade e anos de vida perdidos por causa da doença (CAMINATI, et al., 2021; JANSSON, et al., 2020). Sendo assim, o controle da asma é de extrema importância (GINA, 2021).

Figura 1: Prevalência mundial da asma. Modificada de MORAES, SEARS, SUBBARAO, 2018.

1.1.1.2.2. FATORES DETERMINANTES

A maior prevalência