Avaliação da permeação nasal de nanopartículas lipídicas contendo miRNA-124 visando o tratamento da doença de parkinson

Abstract

A Doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa cujas alterações motoras são decorrentes da morte de neurônios dopaminérgicos, manifestando-se com tremores de repouso, bradicinesia, rigidez com roda dentada e anomalias posturais. Atualmente, os medicamentos utilizados para tratar a DP são sintomáticos, repondo parcialmente dopamina, não evitando a progressão da doença. Uma abordagem inovadora que tem sido estudada para o tratamento da DP consiste na terapia com microRNAs (miRNAs). Em especial, o miRNA-124 demonstrou ser capaz de inibir a neuroinflamação desenvolvida na DP, sendo um promissor miRNA para o uso terapêutico. No entanto, tal molécula é rapidamente degradada em fluidos biológicos pela ação de endonucleases. Além disso, são grandes em tamanho e carregadas negativamente, o que impede sua entrada em células. Para contornar estas limitações, nanopartículas lipídicas (NPL) vêm sendo investigadas como carreadores para miRNAs. A maioria dos medicamentos desenvolvidos com miRNAs têm sido destinados à administração intravenosa. Assim, a administração nasal surge como uma rota alternativa para a administração destas substâncias, devido a sua alta vascularização e permeabilidade, além de possibilitar um transporte direto ao sistema nervoso central. Assim, considerando o potencial de aplicação de nanocarreadores lipídicos para o miRNAs, bem como o potencial da via nasal para administração de miRNA-124 visando o tratamento da DP, este trabalho teve como objetivo o preparo, caracterização e avaliação in vitro da permeação nasal de NPL contendo miRNA-124. As NPL foram preparadas a partir de um lipídio ionizável (DODMA) e/ou catiônico (DOTAP), um lipídio estruturante (DSPC), um lipídio peguilado (DPSE-PEG2000) e colesterol, empregando a técnica de diluição em etanol. As NPLs foram caracterizadas de acordo com o tamanho de partícula, índice de polidispersão (PDI), potencial zeta, eficiência de encapsulação (EE%) e morfologia. Além disso, foram avaliadas quanto a estabilidade em solução eletrolítica nasal simulada (SNES), a capacidade de interagir e penetrar através de uma camada de muco e de permear através da mucosa olfatória suína, utilizando modelo bicompartimental de células de Franz. Para os ensaios de mucopenetração e permeação nasal, NPLs fluorescentes foram obtidas pela incorporação de NBD-Colesterol. Como resultado, as NPLs monodispersas contendo miRNA-124 apresentando tamanho em torno de 100 nm e carga superficial perto da neutralidade, foram obtidas. A EE%, avaliada pelo reagente RiboGreenTM, apresentou valores acima de 95%. Imagens de Cryo-TEM demonstraram NPL de estrutura esférica e vesicular, com tamanhos próximos aos obtidos por meio de espalhamento dinâmico de luz. As NPLs mostraram ser estáveis em SNES e, apresentaram propriedades mucopenetrantes. Em relação à permeação em mucosa olfatória suína, foi observada possível capacidade de permear sobre esta. No conjunto dos resultados, as NPLs mostraram características adequadas para a administração nasal, constituindo uma abordagem promissora para a administração do miRNA-124 para o tratamento da DP.

Parkinson's Disease (PD) is a neurodegenerative disease whose motor changes result from the death of dopaminergic neurons, manifesting with resting tremors, bradykinesia, cogwheel rigidity, and postural anomalies. Currently, the medications used to treat PD are symptomatic, partially replacing dopamine, and do not prevent disease progression. An innovative approach studied for treating PD consists of microRNA (miRNA) therapy. In particular, miRNA-124 can inhibit neuroinflammation developed in PD, which is promising for therapeutic use. However, the molecule is rapidly degraded in biological fluids by endonucleases. Furthermore, they are large and negatively charged, preventing them from entering cells. To overcome these limitations, lipid nanoparticles (NPL) have been investigated as carriers for miRNAs. Most drugs developed with miRNAs have been intended for intravenous administration. Thus, nasal administration appears as an alternative route for delivering these molecules due to their high vascularization and permeability, in addition to enabling direct transport to the central nervous system. Thus, considering the potential application of NPL-loaded miRNAs, as well as the potential of the nasal route of administration of miRNA-123 for treating PD, this work aimed to prepare, characterize, and evaluate the nasal permeation of NPLs containing miRNA-124. NPLs were prepared from a ionizable lipid (DODMA) and/or cationic lipid (DOTAP), a structuring lipid (DSPC), a pegylated lipid (DSPE-PEG2000) and cholesterol, using the ethanol dilution technique. NPLs were characterized according to particle size, polydispersity index (PDI), zeta potential, encapsulation efficiency (EE%), and morphology. Furthermore, stability in simulates nasal electrolyte solution (SNES), the ability to interact and penetrate through a mucus layer and to permeate through the porcine olfactory mucosa, was evaluated using a bicompartimental model of Franz cells. For mucopenetration and nasal permeation assays, fluorescent NPLs were obtained by incorporating NBD-Cholesterol. As a result, monodisperse NPLs containing miRNA-124, with size around 100 nm and surface charge close to neutrality, were obtained. The EE%, evaluated by the RiboGreenTM reagent, presented values above 95%. Cryo-TEM images demonstrated NPLs with spherical and vesicular structure, with sizes close to those obtained through dynamic light scattering. NPLd proved to be stable in SNES, and presentes mucopenetrating properties. Regarding permeation in porcine olfactory mucosa, a possible ability to permeate over it was observed. Overall, NPLs showed characteristics suitable for nasal administration, constituting a promising approach for the administration of miRNA-124 for the treatment of PD.