Publicação
Tailoring Asparaginases for the treatment of Acute Lymphoblastic Leukemia
| Resumo: | A L-asparaginase (ASNase) é fundamental no tratamento da Leucemia Linfoblástica Aguda (LLA), um tipo de cancro que afeta principalmente crianças e representa uma proporção significativa dos diagnósticos pediátricos de cancro em todo o mundo. Apesar dos seus comprovados benefícios clínicos, o uso terapêutico da ASNase é limitado por vários motivos, incluindo a sua curta meia-vida, potencial imunogenicidade e efeitos adversos, como a hiperamonemia, uma condição que resulta da libertação e acumulação de amónia durante a hidrólise da asparagina catalisada pela ASNase. Estas limitações exigem abordagens inovadoras para melhorar a sua estabilidade, reduzir as respostas imunogénicas e mitigar os efeitos colaterais, mantendo a eficácia terapêutica. Este trabalho explorou duas estratégias complementares para aprimorar as formulações de ASNase. A primeira estratégia envolveu a engenharia genética da ASNase, fundindo polímeros do tipo elastina (ELPs) à enzima, utilizando ferramentas de biologia molecular. No entanto, as proteínas resultantes não apresentavam o peso molecular esperado, eram maioritariamente insolúveis e não exibiram atividade enzimática. Como abordagem alternativa, uma ASNase comercial foi encapsulada em partículas de queratina derivadas de cabelo virgem e/ou de cabelo descolorido, utilizando dois métodos distintos – homogeneização por alta pressão e ultrassonicação. As partículas produzidas por homogeneizador de alta pressão apresentaram tamanhos menores e, portanto, mostraram-se mais adequadas para aplicações clínicas em comparação com aquelas produzidas por ultrassonicação. As partículas foram rigorosamente caracterizadas em termos de tamanho, potencial zeta e atividade enzimática,tendo as partículas produzidas por homogeneizador de alta pressão demonstrado capacidade para reter a amónia libertada durante a hidrólise da asparagina, revelando potencial para controlar e evitar a hiperamonemia. Testes de citotoxicidade in vitro utilizando células HaCaT e estudos in vivo com larvas de Galleria mellonella confirmaram a biocompatibilidade das nanopartículas de queratina encapsulando a ASNase, indicando a sua segurança para futura aplicação terapêutica. No entanto, os resultados destacam a necessidade de uma otimização significativa para aumentar o seu potencial terapêutico. Pesquisas futuras devem focar-se no refinamento dos métodos de síntese das partículas para alcançar tamanhos mais uniformes, estudar condições que melhoram e que afetam a retenção da amónia e aumentar a estabilidade da ASNase encapsulada ao longo do tempo. |
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| Autores principais: | Costa, Maria Inês Lopes Teixeira da |
| Assunto: | Asparaginase Leucemia Linfoblástica Aguda Polímeros tipo elastina Partículas de queratina Hiperamonemia Acute Lymphoblastic Leukemia Elastin-like Polymers Keratin Particles Hyperammonemia Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso restrito |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A L-asparaginase (ASNase) é fundamental no tratamento da Leucemia Linfoblástica Aguda (LLA), um tipo de cancro que afeta principalmente crianças e representa uma proporção significativa dos diagnósticos pediátricos de cancro em todo o mundo. Apesar dos seus comprovados benefícios clínicos, o uso terapêutico da ASNase é limitado por vários motivos, incluindo a sua curta meia-vida, potencial imunogenicidade e efeitos adversos, como a hiperamonemia, uma condição que resulta da libertação e acumulação de amónia durante a hidrólise da asparagina catalisada pela ASNase. Estas limitações exigem abordagens inovadoras para melhorar a sua estabilidade, reduzir as respostas imunogénicas e mitigar os efeitos colaterais, mantendo a eficácia terapêutica. Este trabalho explorou duas estratégias complementares para aprimorar as formulações de ASNase. A primeira estratégia envolveu a engenharia genética da ASNase, fundindo polímeros do tipo elastina (ELPs) à enzima, utilizando ferramentas de biologia molecular. No entanto, as proteínas resultantes não apresentavam o peso molecular esperado, eram maioritariamente insolúveis e não exibiram atividade enzimática. Como abordagem alternativa, uma ASNase comercial foi encapsulada em partículas de queratina derivadas de cabelo virgem e/ou de cabelo descolorido, utilizando dois métodos distintos – homogeneização por alta pressão e ultrassonicação. As partículas produzidas por homogeneizador de alta pressão apresentaram tamanhos menores e, portanto, mostraram-se mais adequadas para aplicações clínicas em comparação com aquelas produzidas por ultrassonicação. As partículas foram rigorosamente caracterizadas em termos de tamanho, potencial zeta e atividade enzimática,tendo as partículas produzidas por homogeneizador de alta pressão demonstrado capacidade para reter a amónia libertada durante a hidrólise da asparagina, revelando potencial para controlar e evitar a hiperamonemia. Testes de citotoxicidade in vitro utilizando células HaCaT e estudos in vivo com larvas de Galleria mellonella confirmaram a biocompatibilidade das nanopartículas de queratina encapsulando a ASNase, indicando a sua segurança para futura aplicação terapêutica. No entanto, os resultados destacam a necessidade de uma otimização significativa para aumentar o seu potencial terapêutico. Pesquisas futuras devem focar-se no refinamento dos métodos de síntese das partículas para alcançar tamanhos mais uniformes, estudar condições que melhoram e que afetam a retenção da amónia e aumentar a estabilidade da ASNase encapsulada ao longo do tempo. |
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