context: Las plataformas terapéuticas de RNAi para las enfermedades pulmonareshttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3816685/Fujita, Yu; Takeshita, Fumitaka; Kuwano, Kazuyoshi; Ochiya, Takahiro2013-02-06DOI:10.3390/ph6020223Licencia:cc-byAbstract: La interferencia del ARN (ARNi) se está convirtiendo rápidamente en un método importante para analizar las funciones genéticas en muchos eucariotas y promete el desarrollo de silenciamiento genético terapéutico. La inducción de RNAi se basa en los pequeños ARN silenciadores, que afectan a la degradación específica del ARN mensajero (ARNm). Los estudios de descubrimiento de fármacos y los tratamientos novedosos de los siRNAs están actualmente dirigidos a una amplia gama de enfermedades, incluyendo varias infecciones virales y cánceres. Las enfermedades pulmonares en general son blancos atractivos para las terapias de siRNAs debido a su letalidad y prevalencia. Además, el pulmón es accesible anatómicamente a los agentes terapéuticos a través de la vía intrapulmonar. Recientemente, la evidencia creciente indica que los miRNAs desempeñan un papel importante en las anomalías pulmonares, como la inflamación y la oncogénesis. Por lo tanto, los miRNAs están siendo dirigidos con fines terapéuticos. En esta revisión, presentamos estrategias para el parto de ARNi y discutimos el estado actual de la técnica RNAi basada en el arte para diversas enfermedades pulmonares. Texto: cirugía tradicional, Bivas-Benita et al. reportaron que no se produjo mortalidad como resultado del uso de Las aplicaciones endotraqueales están siendo utilizadas actualmente por muchos profesionales en el campo pulmonar [22, 34] ; esto es útil para estudiar la administración de fármacos pulmonares en ratones. Sin embargo, el enfoque es más complejo en humanos porque se utiliza una vía artificial para la entrega de medicamentos en los pulmones. Por lo tanto, el método se está utilizando en modelos animales para probar y evaluar su fiabilidad para posibles aplicaciones clínicas. Ruta intraqueal: bajo anestesia, la tráquea se expone quirúrgicamente, y se inserta un tubo o aguja a través de una incisión hecha entre los anillos traqueales. Complicaciones, tales como lesiones vasculares y fugas de aire, son posibles debido a la traqueotomía. b) Ruta endotraqueal: los siRNAs se rocian directamente desde la boca a los pulmones utilizando un aerolizador MicroSprayer ® (Penn-Century, Filadelfia, PA Es importante mantener una visión clara de la tráquea durante el procedimiento. El parto intranasal es otro método común de aplicación de fármacos pulmonares en estudios en animales. En muchos estudios, se ha demostrado éxito in vivo en la entrega de siRNAs a los pulmones intranasal [22, 35, 36 ]. Una configuración experimental de la entrega intranasal por pulverización o gotita es simple e indolora para el animal. Aunque el éxito en la entrega de siRNAs intranasal en roedores no puede ser completamente extrapolado al uso humano debido a las diferencias significativas en anatomía pulmonar [37], este enfoque tiene potencial para la aplicación clínica de siRNAs. Ensayos clínicos de fase II se han iniciado para el tratamiento de la infección por el virus sincitial respiratorio (RSV), haciendo uso de la aplicación intranasal de moléculas de siRNAs desnudas modificadas químicamente que se dirigen a los productos La entrada intranasal se ha utilizado durante mucho tiempo para administrar moléculas pequeñas, como proteínas, para el parto sistémico. Debido a que la mucosa nasal está altamente vascularizada, la entrega de un epitelio delgado de medicación a través de la superficie puede dar lugar a una rápida absorción del medicamento en la sangre. Por lo tanto, los siRNA administrados intranasalmente pueden depositarse en la nariz, y algunos de ellos pueden no poder llegar al tracto respiratorio inferior. De hecho, se ha informado que la aplicación intranasal de siRNAs no formulados dio lugar a una menor eficiencia de entrega y distribución pulmonar homogénea que la alcanzada con la aplicación intratraqueal [31]. El método intranasal es adecuado para algunas enfermedades pulmonares, como la infección respiratoria superior por VSR, y también tiene potencial para el parto sistémico en lugar de la entrega pulmonar de siRNAs. Por lo tanto, es importante considerar la vía de administración El uso de aerosoles para administrar medicamentos a los pulmones tiene un largo historial. La administración por inhalación es un método popular y no invasivo de administrar agentes a los pulmones. Hay varios dispositivos de inhalación disponibles para la entrega de medicamentos a los pulmones. Los inhaladores de dosis medidas (IDM) y los inhaladores de polvo seco (IDP) son los modos más comunes de administrar inhalación. Los inhaladores de dosis medidas son los inhaladores más utilizados para varias enfermedades pulmonares, como el asma, la bronquitis y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (COPD), y un espaciador es un dispositivo externo que se une a una IDM para permitir una mejor administración de medicamentos mediante una mayor coordinación de la activación y la inhalación. Para la mayoría de los IDM, el propelente es uno o más gases llamados clorofluorocarbonos (CFC). Aunque los CFC en los medicamentos son seguros para que los pacientes inhalen, son perjudiciales para el medio ambiente. Por lo tanto, el desarrollo ulterior de los siRNA inhalables puede no ser la mejor manera de avanzar. Los DPI son dispositivos que entregan medicamentos a los pulmones en forma de polvo seco. El uso de los DPI ya ha demostrado ser prometedor para la entrega in vivo de macromoléculas terapéuticas como la insulina [39] y la heparina de bajo peso molecular [40] ; por lo tanto, podría ser un mejor dispositivo para la entrega de siRNAs a los pulmones. Las ventajas de los DPI son una mayor estabilidad y esterilidad de las biomoléculas sobre aerosoles líquidos y la formación libre de propelentes. Aunque los medicamentos se envían comúnmente a los pulmones por inhalación, la mayoría de los estudios in vivo que utilizan siRNAs se han basado en la entrega intratraqueal También se necesita un portador adecuado para proteger los ácidos nucleicos de la degradación debido a la fuerza de corte y al aumento de la temperatura durante el proceso de secado. Se ha demostrado el uso del secado por pulverización como técnica para la ingeniería de formulaciones en polvo seco de nanopartículas de siRNA, que podrían permitir la entrega local de siRNA biológicamente activo directamente al tejido pulmonar [24, 25]. En el futuro, la técnica es deseable para estimar el estudio in vivo sobre terapia de siRNA para inhalación. A largo plazo, anticipamos que habrá dispositivos más sofisticados para el uso clínico y que los que se están desarrollando serán más adecuados. Hay dos barreras principales para la entrega eficiente de siRNA pulmonar a las células del pulmón. La primera es la anatomía compleja y ramificada de los pulmones y barreras biomecánicas, como la capa de muco que cubre las células de las vías respiratorias [41, 42 La vía aérea consiste en bronquiolos respiratorios, conductos alveolares y sacos alveolares. Todas estas estructuras contienen alvéolos, los diminutos sacos de aire en los que se produce el intercambio de gas. Generalmente se reconoce que el factor crítico para la entrega eficiente de siRNA depende de las propiedades de las partículas del fármaco ARNi en términos de tamaño, carga, forma, velocidad y densidad. Para la entrega eficiente de siRNA pulmonar, las partículas deben depositarse en el tracto respiratorio inferior. La deposición en la vía aérea se ve afectada por el tamaño de las partículas y la función pulmonar del paciente. Se encuentra que el tamaño de las partículas entre 1-5 μm es el más apropiado para la deposición en el tracto respiratorio inferior [23]. Además, la presencia de proteínas mucos y surfactantes, las acciones de aclaramiento mucociliar y la fagocitosis por Por lo tanto, los sistemas de parto generalmente requieren vectores de parto, y estos vectores necesitan ser diseñados con el fin de maximizar la deposición de siRNA en el área enferma del tracto respiratorio. Además, las barreras extracelulares al parto de siRNA también dependen de características fisiológicas del tracto respiratorio, que pueden cambiar con la enfermedad y características del paciente. En el estadio activo de la enfermedad pulmonar, las condiciones fisiológicas de las vías respiratorias podrían cambiar y tener un impacto significativo en la eficiencia del sistema de parto pulmonar. Durante la infección, inflamación y reacción alérgica, hay un aumento en la secreción de mucosidad junto con el aclaramiento mucociliar dañado [43]. Además, el asma y la EPOC son ambas condiciones inflamatorias crónicas del pulmón asociadas con "remodelación" estructural que no es apropiada para el mantenimiento de la función pulmonar normal [44]. Figura 2. Barreras extracelulares al parto de siRNA pulmonar. La característica anatómica del tracto respiratorio es su alto grado de ramificación. El moco alinea el epitelio respiratorio desde la cavidad nasal hasta los bronquios terminales. Las partículas depositadas en las células epiteliales ciliadas son rápidamente despejadas por las acciones de aclaramiento mucociliar. El muco y el aclaramiento mucociliar de las partículas atrapadas por mucosidad es un mecanismo de defensa pulmonar como barrera fisiológica. En las células alveolar, clara y alveolar tipo II se secretan en la superficie del epitelio alveolar, formando una capa delgada de surfactantes pulmonares. Los surfactantes actúan como barrera principal para el parto de siRNA porque reducen la eficiencia de la transfección. Además, los macrófagos ubicados en los alveolos absorbe Las partículas recogidas en los macrófagos se degradan posteriormente dentro de las células, los cuales presentan barreras importantes para el parto pulmonar dirigido; el segundo es el membrance de las células de las vías respiratorias y sus barreras intracelulares (Figura 3 ). Para el silenciamiento eficiente de los genes en los pulmones, los siRNAs deben ser entregados a su sitio de acción, ser estables, entrar en las células diana y estar presentes en el citoplasma a una concentración suficiente; una vez que los siRNAs alcanzan las células diana, deben ser transportados al citoplasma y llevados por Argonaute (Ago)2/complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC), que degrada los mRNAs y, posteriormente, suprime la expresión génica secuencia-específica; para que ocurra una endocitosis eficiente, las partículas deben tener un tamaño inferior a 150 nm. Las propiedades fisicoquímicas de los siRNA también juegan un papel significativo en el cruce de la membrana biológica. A pesar de su pequeño tamaño, la carga negativa y la degradabilidad química de las moléculas de siRNA les impiden cruzar fácilmente las membranas biológicas. Por lo tanto, los enfoques eficientes de siRNA necesitan superar esta limitación facilitando la captación celular. Una de las principales funciones de un vector de entrega es facilitar la captación celular de siRNA [46]. La complejación electrostática de moléculas de siRNA con lípidos y polímeros catiónicos ayuda a enmascarar su carga negativa neta. El complejo portador de siRNA con carga positiva interactúa con proteoglicanos aniónicos en la membrana celular, forma una vesícula endocítica, y entra en las células por endocitosis [47]. Después de la internalización celular, el complejo portador de siRNA en vesículas endocíticas es transportado a lo largo de microtúbulos a lisosomas que son colocalizados con el centro organizador de microtúbulos. Para evitar la degradación lisosómica, los siRNAs deben escapar del endosoma al citoplasma, donde pueden asociarse con la maquinaria ARNi. El escape endosomal es una barrera importante para la entrega eficiente de siRNA [48, 49]. El endosomal atrapamiento y la degradación lisosómica del siRNA y los portadores contribuyen a la baja eficiencia de transfección y es una dificultad importante para los vectores de entrega. Un agente de entrega ideal debe proteger los siRNAs de la degradación enzimática, facilitar la absorción celular, y promover la fuga endosomal dentro de las células con toxicidad insignificante. Se han reportado múltiples enfoques para la entrega de siRNAs, que van desde la administración directa relativamente simple de siRNAs con forma salina hasta enfoques de nanopartículas basadas en lípidos y polímeros y enfoques de conjugación y complejación de siRNAs [50]. La carga negativa y la degradabilidad química de los siRNAs bajo condiciones fisiológicamente relevantes hacen que su entrega sea un desafío importante. En consecuencia, la entrega de siRNAs generalmente requiere un vector o portadores para su transfección en las células diana. En general, se están evaluando vectores virales y no virales para la entrega de siRNAs a las células pulmonares. Algunos vectores virales, como retrovirus y adenovirus, han sido demostrados para mediar el silenciamiento genético en un modelo pulmonar in vitro [51] e inducir RNAi en una gama de tejidos animales [52]. Demostró que el siRNA mediado por lentivirus fue utilizado específicamente para derribar la expresión de la proteína nuclear 1 (NUPR1) in vivo, lo que resultó en un crecimiento tumoral inhibido [53]. Sin embargo, el parto basado en virus tiene varias desventajas. La respuesta inmune a los virus no sólo impide la entrega de genes sino que también tiene el potencial de causar complicaciones graves [54]. Casos recientes bien documentados, como la muerte de Jesse Gelsinger debido a complicaciones relacionadas con un vector de distribución adenoviral, destacan este problema [55]. Además, algunos vectores virales pueden insertar su genoma en posiciones aleatorias en el cromosoma huésped, lo que finalmente restringe la función génica [56].. Barreras intracelulares para la entrega de siRNA pulmonar. Las barreras a la internalización celular dependen de las propiedades superficiales del siRNA y los portadores (por ejemplo Después de que los siRNAs sean llevados exitosamente a las células diana por medio de endocitosis, las principales barreras para entregar siRNAs a su sitio de acción son la atrapación endosomal y la degradación lisosómica de siRNAs y portadores. Para dirigir el silenciamiento del gen diana, los siRNAs necesitan escapar del endosoma hacia el citoplasma, donde se asocian con el complejo silenciador inducido por Ago2/ARN (RISC) para dirigir la división de mRNAs con sitios de unión complementarios. Como alternativa a los vectores virales, los vectores no virales, incluyendo vectores basados en lípidos y polímeros, generalmente se han utilizado para la entrega de siRNAs a los pulmones debido a su toxicidad reducida [57]. Los vectores de entrega basados en lípidos se utilizan con éxito para producir siRNA in vitro e in vivo [58]. Los lípidos catiónicos están compuestos de cabeza cargada positivamente, un enlace e hidrofóbico. En general, los complejos basados en lípidos son fáciles de formular y se logra una buena eficacia de transfección debido a la interacción con la membrana celular cargada negativa. Muchos agentes de transfección de siRNA comerciales son sistemas de administración basados en lípidos, algunos de los cuales también se emplean para el parto pulmonar-DharmFECT [30], Oligofectamina [59], Lipofectamina [60] y TransIT-TKO [35]. Del mismo modo, los polímeros catiónicos también se han evaluado para la entrega de siRNA a las células pulmonares. Por otro lado, los vectores basados en lípidos también pueden inducir toxicidad y activación inespecífica de las respuestas inflamatorias de citocina e interferón [62, 63]. Aunque los vectores basados en polímero provocan una respuesta inmune relativamente menos fuerte que los vectores basados en lípidos, la administración efectiva de siRNA a un área local en enfermedades pulmonares requiere más atención al desarrollo de vectores de entrega no tóxicos. Un punto importante para la inhibición de la expresión génica mediada por siRNA es si los efectos observados son específicos y no debidos a efectos fuera de la meta y no están libres de respuestas potenciales de interferón [64, 65]. Curiosamente, algunos estudios han demostrado que fue posible administrar "siRNA desnuda" a ratones y regular un objetivo endógeno o exógeno sin inducir una respuesta de interferón [66]. Los siRNAs desnudos son degradados por las endonucleasas séricas y generalmente son eliminados por filtración glomerular, resultando en una corta semivida plasmática de < 10 min. Por lo tanto, algunos estudios de la entrega sistémica de siRNAs desnudos no han logrado reducir la regulación del gen objetivo [67, 68]. En contraste, también ha habido algunos éxitos en la entrega local de siRNAs desnudos a los pulmones [15, 16, 20, 31]. Algunos de ellos reportaron que el uso de vectores de distribución no mostró diferencia significativa en la eficiencia silenciadora de genes en comparación con la de los siRNAs desnudos [16, 35]. De hecho, en un ensayo clínico, se ha utilizado la entrega de siRNAs desnudos para el tratamiento de RSV [17, 38]. Esta evidencia exitosa puede ser debido a que los siRNAs desnudos para aplicaciones clínicas son altamente modificados químicamente para prevenir la degradación inducida por nucleasa y presumiblemente minimizar los efectos estimuladores inmunes. Aunque no está claro cómo los siRNAs desnudos cruzan la membrana celular, obtienen acceso al citoplasma y permanecen intactos para realizar su acción biológica, tanto los ensayos en animales como en humanos se han llevado a cabo exitosamente, mostrando la eficacia de los siRNAs desnudos (ALN-RSV01) que fueron administrados intranasalmente. Esta explicación no ha sido confirmada, pero el daño fisiológico de las células epiteliales respiratorias causadas por infección viral puede haber influido posiblemente en el misterio. El cambio activo en la membrana de células epiteliales de la vía aérea causada por enfermedad infecciosa podría afectar la internalización celular. Sin embargo, la ventaja de los siRNA desnudos sobre los vectores de parto en el tratamiento de enfermedades pulmonares es controvertida [69, 70]. Se requieren más investigaciones in vivo sobre los siRNA desnudos y los vectores no virales. La enfermedad pulmonar es una de las principales causas de muerte, y la disminución de la calidad de vida es responsable del sufrimiento de muchos pacientes. Varias enfermedades pulmonares hacen la vida extremadamente difícil para los pacientes, y los casos graves de estas enfermedades pulmonares pueden resultar en la muerte. Las altas tasas de muerte asociadas con el cáncer de pulmón se deben en parte al hecho de que es lamentablemente difícil de curar. Sobre todo, la EPOC es la cuarta causa de muerte en la mayoría de los países industrializados y se prevé que se convierta en tercera para 2020 [71]. Por lo tanto, se necesita una acción decisiva para frenar el aumento de la salud y la carga económica que esto representa. Las enfermedades pulmonares crónicas La aprobación de corticosteroides inhalados fue pionera en una nueva generación de terapia en el tratamiento de enfermedades inflamatorias crónicas, siendo la primera vez que se disponía de un producto antiinflamatorio para reducir la inflamación pulmonar característica en las vías respiratorias y la obstrucción asociada. Los corticosteroides siguen siendo una importante intervención terapéutica. Sin embargo, se utilizan con limitaciones en la EPOC y asma de moderada a grave. Asimismo, el tratamiento de diversas enfermedades pulmonares refractarias también depende de la terapia sistémica con corticosteroides. Muchos de estos pacientes también sufrieron diversos efectos secundarios del uso sistémico de corticosteroides, como aumento de peso e hiperglucemia no controlada. El tratamiento de la enfermedad pulmonar utilizando una orientación celular específica, así como técnicas RNAi, representan una estrategia novedosa y podrían proporcionar nuevas oportunidades en nanomedicina. Las aplicaciones pulmonares de siRNA in vivo son frecuentemente estudiadas y a menudo resultan en ensayos clínicos [57, 72]. Desde el descubrimiento de ARNi, el potencial terapéutico de los siRNAs ha sido rápidamente reconocido. En 2004, el primer ensayo clínico humano de terapia basada en ARNi se inició para el tratamiento de la degeneración macular relacionada con la edad con un siRNA dirigido al receptor de VEGF 1 entregado intravítreamente [73]. Se han realizado muchos estudios en los últimos años que involucran la entrega de siRNAs a los pulmones para el tratamiento de diversas enfermedades pulmonares. La entrega a los pulmones será más importante para mover la tecnología de siRNAs a la clínica. Se están evaluando varias terapias basadas en siRNAs en ensayos clínicos para el tratamiento de diferentes condiciones, incluyendo enfermedades pulmonares como asma e infección por VSR. La Tabla 1 es un resumen de ensayos clínicos de terapias basadas en siRNAs [74]. El siRNA muestra potencial para el tratamiento de varias infecciones virales pulmonares, y se ha reportado que los tratamientos basados en el siRNA también pueden ser utilizados en el tratamiento de la gripe [13], el virus de la parainfluenza [35], el síndrome respiratorio agudo severo (SARS) [14], y el VRS [35]. Sobre todo, el VRS es el objetivo terapéutico más prometedor de los siRNAs. El VRS es una causa común de infecciones respiratorias graves en lactantes y niños. También produce morbilidad y mortalidad significativas en poblaciones adultas inmunocomprometidas o ancianas [75]. No se dispone de una vacuna contra el VRS, y la única terapia antiviral aprobada para el VRS es indeseable para los pacientes pediátricos debido a su potencial teratogenicidad y eficacia limitada. El tratamiento basado en ARNi ha mostrado efectos prometedores en modelos murinos de infección por VRS [35]. El siRNA, ALN-RSV01, está dirigido contra el ARNm que codifica la proteína N del VRS que exhibe actividad anti-VRS específica in vitro e in vivo. Se entrega sin un vector de parto como aerosol nasal y se dirige al tracto respiratorio superior en lugar del área pulmonar inferior. ALN-RSV01 ha sido sometido a estudios completos de fase I intranasal e inhalación en adultos sanos y se ha encontrado que es generalmente bien tolerado [38]. Además, ALN-RSV01 ha sido evaluado en un ensayo aleatorizado, doble ciego, controlado con placebo en pacientes trasplantados de pulmón con infección del tracto respiratorio RSV [76]. La administración de ALN-RSV01 a pacientes de trasplante de pulmón infectados por VRS fue segura y bien tolerada y asociada con una Basándose en estos resultados, se ha iniciado un ensayo multinacional más amplio, aleatorizado y doble ciego de fase IIb de ALN-RSV01 en pacientes con trasplante de pulmón para confirmar y extender estos hallazgos. El cáncer es un objetivo principal de la terapia basada en ARNi, ya que los oncogenes, los genes supresores de tumores mutados y varios otros genes que contribuyen a la progresión del tumor son objetivos potencialmente importantes para el silenciamiento de genes por ARNi. El cáncer de pulmón es uno de los tumores más frecuentes en todo el mundo con respecto a las tasas de incidencia y mortalidad. Los pacientes con cáncer de pulmón se diagnostican comúnmente en un estadio avanzado de la enfermedad y tienen opciones terapéuticas limitadas. La principal ventaja de la terapia ARNi en el cáncer podría ser la focalización simultánea de genes múltiples pertenecientes a diferentes vías celulares que participan en la progresión del tumor. La inhibición simultánea de varios genes también minimizaría el riesgo de resistencia a fármacos que normalmente se encuentran con terapias basadas en pequeñas moléculas, que involucran siRNAs y miRNAs. Ya ha habido mejoras significativas en los siRNAs para el tratamiento primario o metastásico del cáncer de pulmón al dirigirse a oncogenes como Akt1 [9], tumor de Wilms 1 (WT1) [12], genes sobreexpresados como el receptor del factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1R) [77], NUPR1 [53] y EZH2 [78]. Algunos de estos estudios han demostrado con éxito la eficacia de la terapia basada en ARNi mediante la administración intrapulmonar de siRNAs Aunque se deben diseñar estrategias para minimizar los efectos inmunoestimuladores fuera de objetivo y no específicos, estos datos sugieren que el silenciamiento del gen diana con siRNAs es una estrategia atractiva para la prevención y el tratamiento del cáncer de pulmón primario y metastásico. Actualmente hay algunos ensayos clínicos en curso que estiman la seguridad y eficacia de los fármacos basados en siRNAs para el tratamiento del cáncer. Atu027, un siRNA-lipoplex dirigido contra la proteína cinasa N3 (PKN3), previno la metástasis pulmonar en un ensayo de fase I de varios modelos de cáncer [79]. PKN3 es un efector aguas abajo de la vía de señalización de la fosfoinositida 3-quinasa (PI3K), que regula diversas respuestas celulares, incluyendo desarrollo, crecimiento y supervivencia [81]. Recientemente, PKN3 también ha sido considerado como una diana terapéutica adecuada para modular la angiogénesis tumoral debido a que la pérdida de análisis de función con Atu027 en células endoteliales primarias cultivadas mostró un papel esencial de PKN3 para la formación y migración de tubos endoteliales [79]. Atu027 puede ser considerado como un potencial siRNA para prevenir metástasis pulmonares y podría ser adecuado para prevenir metástasis hematógenas combinadas con terapia convencional del cáncer. La enfermedad pulmonar inflamatoria, también llamada EPOC, incluye una amplia gama de dolencias pulmonares. Estas enfermedades relacionadas incluyen asma, fibrosis pulmonar y bronquitis crónica. Están influenciadas por una combinación de componentes ambientales, genéticos y epigenéticos [82]. La EPOC es una enfermedad inflamatoria crónica de las vías respiratorias. La EPOC se asocia principalmente al tabaquismo, y estudios recientes que investigan la fisiopatología del enfisema han demostrado que el humo del cigarrillo puede causar que las células entren en la senescencia celular. Fumar puede causar senescencia a las células debido al daño del ADN a través del aumento del recambio celular, lo que a su vez conduce al acortamiento acelerado del telómero [84]. Últimamente, muchos estudios han investigado el papel de la senescencia celular en el desarrollo y la progresión de la EPOC [85]. Aunque varias clases de medicamentos, incluyendo corticosteroides inhalados, se utilizan para el tratamiento de la EPOC, ninguno de estos medicamentos ha demostrado mejorar significativamente la función pulmonar a largo plazo durante la progresión de la enfermedad. Muchas personas están desarrollando EPOC, y la causa de esta afección es complicada y no se comprende a fondo.Un factor clave es la susceptibilidad genética.Algunos estudios han mostrado una gran contribución genética a la variabilidad de la función pulmonar y EPOC [86, 87].Los polimorfismos en genes múltiples se han reportado asociados con EPOC [87], tales como factor de transcripción [por ejemplo factor nuclear-kappa B (NFoB)] [88], matriz extracelular (por ejemplo, matriz metaloproteinasa-12 (MMP-12)) [89, 90], citocinas [por ejemplo factor de necrosis tumoral (TNF)-α] [91], quimioquinas [por ejemplo. la interleucina (IL)-8, el receptor IL-8 y el receptor de quimiocina (CCR)1 [92, 93], y la apoptosis (por ejemplo, caspasa-3 y factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF)) [94, 95]. Muchos de ellos se han identificado como posibles blancos de la intervención terapéutica utilizando inhibidores de moléculas o antagonistas. Aunque varios tratamientos nuevos que se dirigen al proceso inflamatorio se encuentran ahora en desarrollo clínico, como inhibidores del TNF-α e inhibidores de la I-kappaB cinasa 2 (IKK2) [96, 97], los ensayos clínicos con siRNA nunca se han realizado en la EPOC. El retraso en el desarrollo de fármacos para la EPOC podría deberse a la aparición relativamente reciente de investigaciones que abordan la base molecular de la EPOC. Además, se necesitan más investigaciones para entender los mecanismos moleculares esenciales sobre la patogénesis de la EPOC y desarrollar técnicas de monitoreo para apoyar el desarrollo de terapias ARNi. Actualmente, no hay tratamientos disponibles que reduzcan la progresión de la EPOC o supriman la inflamación en las vías aéreas pequeñas y el parénquima pulmonar. El enfoque basado en los ARNi para las moléculas clave también tiene implicaciones potenciales para el tratamiento de la EPOC. El asma es también una enfermedad inflamatoria crónica de las vías aéreas caracterizada por síntomas variables y recurrentes y obstrucción reversible del flujo de aire. La Organización Mundial de la Salud estima que actualmente están afectadas 300 millones de personas y que, para el año 2025, otros 100 millones serán afectados por la enfermedad [98]. Los corticosteroides inhalados son muy eficaces en asma leve porque mejoran los síntomas y disminuyen las exacerbaciones. Aunque los corticosteroides siguen siendo una importante intervención terapéutica para las enfermedades pulmonares inflamatorias, su uso no siempre es completamente efectivo y está asociado con efectos secundarios. Debido a estas limitaciones, está claro que hay una necesidad de nuevos tipos de medicamentos que pueden tratar y mejorar el pronóstico de asma moderada a grave. Se han identificado muchos genes diana que participan en la patogénesis del asma. Los objetivos más prometedores incluyen la codificación de genes para citoquinas (IL-4, IL5, IL-13), receptores de citoquinas y quimioquinas (IL-4 y CCR3), y tirosina quinasas [tirosina quinasa batida (Syk) y nuevas tirosina quinasa (Lyn) relacionadas con LCK/YES)], así como para factores de transcripción [transductores de señales y activadores de transcripción 1 (STAT1), STAT6, GATA3 y NF Actualmente, en un ensayo clínico para el asma, Excellair TM (ZaBeCor, Bala Cynwyd, PA, EE.UU.), se está utilizando un siRNA que se dirige a Syk. La cinasa está involucrada en la señalización de un receptor de células B y es un regulador clave de cascadas de señalización aguas abajo que en última instancia conducen a la activación de varios factores de transcripción proinflamatorios. Se ha reportado que los oligonucleótidos antisensibles administrados por aerosol fueron potentes para disminuir la expresión de Syk, liberación mediadora de macrófagos alveolares e inflamación pulmonar dependiente de Syk [102]. Además, se ha demostrado la inhibición de mediadores inflamatorios en un estudio utilizando siRNA dirigido a Syk en células epiteliales de vía aérea [103]. Algunos de los tratamientos actuales para el asma y otras condiciones inflamatorias, tales como inhibidores del TNF-α o inhibidores del leucotrieno, inhiben sólo uno de los mediadores de la inflamación. En contraste, el siRNA dirigido Syk busca inhibir un paso inicial de señalización de la inflamación y, por lo tanto, evitar la liberación de múltiples mediadores inflamatorios. En general, el progreso reciente de los siRNAs a los pulmones también ha mejorado la viabilidad terapéutica de los ARNi para enfermedades pulmonares inflamatorias. El progreso rápido pondrá los tratamientos basados en el siRNA en una vía rápida a la clínica. MiRNAs son pequeños ARNs no codificantes endógenos que regulan la expresión génica reprimiendo la traducción o promoviendo la degradación de su mRNA objetivo. MiRNAs regulan la expresión génica mediante la unión a la 3′ región no traducida (UTR) de En el genoma humano, se estima que las transcripciones de aproximadamente el 60% de todos los ARNm están dirigidas por los miRNAs [104]. De acuerdo con su función, los miRNAs desempeñan un papel importante en los procesos celulares como desarrollo, proliferación y apoptosis de patologías pulmonares [105]. Se ha demostrado que un número creciente de miRNAs están involucrados en diferentes enfermedades pulmonares. Esta evidencia hace de los miRNAs una tecnología prometedora para el desarrollo terapéutico actual y futuro. Discutimos el papel de algunos miRNAs en diversas enfermedades pulmonares, así como el posible futuro de estos descubrimientos en aplicaciones clínicas.La Tabla 2 muestra el resumen de los miRNAs en el desarrollo terapéutico.En este punto, una terapia basada en miRNAs ya ha entrado en un ensayo clínico de fase II.Existe evidencia de que la regulación ascendente o descendente de los miRNAs es Muchos estudios se han centrado en el papel de los miRNAs en las enfermedades pulmonares inflamatorias, como la EPOC [116, 117], la fibrosis pulmonar [118] [118] [119] [129] y el asma [122] [123] [123] [125] [125] (Tabla 3). [130] [117, 129] La patogénesis de la EPOC se atribuye no sólo a la inflamación crónica en las vías respiratorias sino también a la inflamación sistémica [131]. El tabaquismo es el principal factor de riesgo para el desarrollo de la EPOC. Se ha demostrado que el tabaquismo causa cambios biológicos en la expresión génica de los pulmones [132], y hay algunos informes sobre los miRNAs relacionados con el tabaquismo [117, 129, 130]. Sin embargo, hay pocos informes que se centran en los miRNAs relacionados con la patogénesis de esta enfermedad con componentes inflamatorios sistémico El estudio reciente sobre fibroblastos pulmonares de pacientes con EPOC presenta menos expresión de miR-146a después de la estimulación con citocinas proinflamatorias en comparación con sujetos no EPOC con historias de tabaquismo similares [127]. La regulación descendente de miR-146a resultó en una vida media prolongada de ciclooxigenasa-2 del ARNm, aumentando así la prostaglandina E2 en fibroblastos de sujetos con EPOC. Además, Ezzie et al. investigaron la diferencia de perfiles de miRNA expresados en los pulmones de fumadores con y sin EPOC. Concluyeron que miR-223 y miR-1274a fueron los miRNA más afectados en sujetos con EPOC [126]. Sin embargo, la EPOC es un trastorno complejo, multicomponente y heterogéneo con una serie de diferentes procesos patológicos y subgrupos con sus propias características Se necesita una mejor comprensión de la complejidad de la enfermedad y de la potencial relevancia clínica de los miRNA identificados. La fibrosis pulmonar puede ser causada por una irritación identificable a los pulmones, pero en muchos casos se desconoce la causa, y las posibilidades terapéuticas son limitadas. El tabaquismo es uno de los factores de riesgo más reconocidos para el desarrollo de fibrosis pulmonar. Este trastorno se acompaña principalmente de una mayor expresión del mediador fibrótico clave que transforma el factor de crecimiento β (TGF-β) y otras citoquinas producidas en la lesión de fibrosis activa [128]. Recientemente, se informó que los miRNAs pueden desempeñar un papel regulador importante en el cambio fibromático pulmonar en los pulmones. La regulación descendente de let-7d en fibrosis pulmonar idiopática (IPF) resultó en un aumento de la deposición de colágeno y engrosamiento septal alveolar [119] En un modelo diferente de ratón asmático, se observó un aumento en la expresión de miR-21 en los pulmones [123]. Este informe podría contribuir a la comprensión del mecanismo inflamatorio en la vía aérea a través de la inhibición de IL-12, favoreciendo la respuesta de linfocitos Th2. Un receptor 4 (TLR4) inducido por Th2 induce una alta expresión de miR-126, y el bloqueo selectivo de miR-126 suprimió el fenotipo asmático [124]. Además, la remodelación de la vía aérea es una característica del asma y tiene importantes implicaciones funcionales. Rodríguez et al. han demostrado que miR-155 está relacionada con el desarrollo de infiltración inflamatoria en el pulmón y la remodelación de la vía aérea [122]. Así, algunos estudios presentan una conexión funcional entre la expresión de miRNA y la patogénesis del asma y sugieren que dirigir miRNA en las vías respiratorias puede conducir a tratamientos antiinflamatorios para el asma alérgica. A pesar de la evidencia de modelos experimentales, el perfil de expresión de miRNAs en biopsias de vías respiratorias de pacientes con asma leve antes y después del tratamiento con corticosteroides inhalados y en voluntarios sanos no reveló diferencias en la expresión de miRNAs [135]. Se requieren investigaciones adicionales sobre el papel de los miRNAs relacionados con la patogénesis del asma. Aunque la evidencia básica de la biología de miRNAs sigue proporcionando nuevas ideas, las aplicaciones de la terapia basada en miRNAs para enfermedades pulmonares inflamatorias son menos avanzadas que las del cáncer de pulmón [136]. Una razón de esto podría ser que la heterogeneidad de la enfermedad es causada por los efectos de muchos contaminantes ambientales del aire, incluyendo humo y compuestos orgánicos volátiles. La presencia de varios factores de riesgo complica la comprensión de la patogénesis de enfermedades pulmonares inflamatorias. La comprensión del papel que desempeñan los miRNAs en la modulación de la expresión génica, que conduce a sostener la patogénesis de las enfermedades pulmonares, es importante para el desarrollo de nuevas terapias que se centran en la prevención de la progresión de la enfermedad y el alivio de los síntomas. Dadas las importantes funciones que desempeñan los miRNAs en múltiples vías de carcinogénesis pulmonar, se están dedicando cada vez más esfuerzos a la investigación y desarrollo de terapias basadas en miRNAs, incluyendo la restauración de las funciones de miRNAs supresoras de tumores o la inhibición de miRNAs oncogénicos. El desarrollo de terapias basadas en miRNAs para el cáncer de pulmón está creciendo prósperamente con la ayuda de nuevas tecnologías ARNi. En comparación con las terapias basadas en siRNAs, que ya están en ensayos clínicos, los miRNAs son menos tóxicos y tienen el potencial de Los problemas críticos para el desarrollo de esta terapia son la entrega efectiva a los sitios de destino, la potencia de la terapia y la eliminación de los efectos fuera de la diana [137]. Hay dos estrategias como las aplicaciones terapéuticas de los miRNAs para el cáncer de pulmón [138]. Una estrategia es la terapia de reemplazo de miRNAs, que implica la reintroducción de un miRNA supresor tumoral imitado para restaurar una pérdida de la función. MiRNAs imitan a los duplex de ARN sintéticos diseñados para imitar las funciones endógenas de los miRNAs con modificaciones químicas para la estabilidad y la absorción celular. El concepto de terapia de reemplazo de miRNAs es más ejemplificado por el miRNAs let-7. let-7 es un miRNAs tumor-supresor en cáncer de pulmón no microcítico que se correlaciona inversamente con la expresión La administración intranasal de let-7 imitado en modelos de ratón de cáncer de pulmón redujo significativamente el crecimiento del tumor, lo que sugiere que la terapia de reemplazo de miRNA es realmente prometedora [106, 140, 141]. Otro miRNA que muestra el valor del reemplazo de miRNA es proporcionado por miR-34a [107, 142]. La administración local y/o sistémica de una miR-34a sintética imitada llevó a la acumulación de miR-34a en el tejido tumoral e inhibición del crecimiento del tumor pulmonar. Últimamente, Ling et al. también mostraron que el supresor miR-22 mostró actividad anti-cáncer pulmonar mediante la regulación post-transcripción de ErbB3 [143]. Así, las miRNA terapéuticas imitadas tienen un potencial poderoso atacando genes múltiples relevantes para varias enfermedades. Sin embargo, es necesario prestar atención a la toxicidad potencial en los tejidos normales en condiciones en las que la administración terapéutica de miRNA imita conducirá a una acumulación de miRNAs exógenos en células normales [138]. Aunque las suposiciones están bien fundadas, todavía hay evidencia insuficiente de toxicidad causada por miRNA imitaciones. De hecho, varios estudios in vivo fallaron en revelar efectos secundarios causados por los miRNA imitaciones y sugirió que la entrega de miRNA imitaciones a tejidos normales fue bien tolerada [107, 141]. Será importante investigar los efectos miRNAs imitados en células normales y evaluar cuidadosamente la toxicidad antes de utilizarlos en la práctica clínica. La segunda estrategia se dirige a una ganancia de función y tiene como objetivo inhibir oncomiRs mediante el uso de anti-miRNAs. Las modificaciones químicas, como el grupo 2'-O-metilo y el ácido nucleico bloqueado (LNA), aumentarían la estabilidad del oligo contra las nucleasas [144]. Los oligonucleótidos antisensibles contenidos en estas modificaciones se denominan antagomirs o "LNA-antimiRs" [144, 145]. Son oligonucleótidos con secuencias complementarias al miRNA endógeno e inhiben la función específica del miRNA. Se ha demostrado que un LNA-antimiR contra miR-122 silencia efectivamente miR-122 en primates no humanos [145], y los hallazgos apoyan el potencial de estos compuestos como una nueva clase terapéutica. Además, también se ha reportado que los anti-miR-150 suministrados en el tumor pulmonar xenoinjertos en ratones llevaron a un crecimiento tumoral inhibido En relación con estudios sobre miRNA imitados, estudios con oligonucleótidos antisensibles han mostrado evidencia efectiva con oligonucleótidos desnudos, lo que ilustra el potencial de modificaciones químicas de oligonucleótidos para mejorar su estabilidad, resistencia a la RNASa y propiedades farmacológicas, por lo que la inhibición de la función miRNA por antimiR oligonucleótidos químicamente modificados se ha convertido en un enfoque importante y ampliamente utilizado. Datos recientes del primer estudio de fase II en pacientes con infección crónica por VHC tratados con el antimiR-122 modificado por LNA mostraron que este compuesto fue bien tolerado y proporcionó supresión viral continua. Un número creciente de estudios han examinado el potencial terapéutico de los miRNAs. Recientemente, ha surgido la evidencia de roles para miRNAs en la determinación de resistencia a fármacos [147]. En esta situación, la combinación de miRNA imita o antimiR con quimioterapia puede potenciar la eficacia del tratamiento del cáncer en el futuro. Además, los miRNA relacionados con las células madre cancerosas pueden ampliar significativamente el campo de la terapia basada en miRNA y sugerir que los miRNAs pueden ser herramientas potenciales para destruir las células cancerosas asociadas con la resistencia a la terapia, recurrencia y metástasis [108, 148]. Por lo tanto, el principal desafío es el suministro exitoso y las modificaciones químicas de los miRNAs terapéuticos al tejido objetivo sin dañar los tejidos normales. Los enfoques basados en ARNi proporcionan una modalidad terapéutica prometedora para el tratamiento de diversas enfermedades pulmonares. Uno de los mayores desafíos en la terapia basada en ARNi sigue siendo el método de entrega de los siRNAs terapéuticos y miRNAs a las células objetivo. Las aplicaciones de parto pulmonar son muy atractivas, ya que tienden a ser no invasivas, son localmente restringidas y pueden ser administradas por el paciente. Una intervención terapéutica realista, como la aerosolización, puede mejorar la administración de fármacos en el lugar de acción y disminuir la exposición sistémica del paciente a la terapia, reduciendo así los efectos fuera de los objetivos. El avance de la entrega de siRNA pulmonar a la clínica ilustra que la terapia basada en ARNi ocupa un lugar central en el tratamiento futuro de las enfermedades pulmonares. Por otro lado, los miRNAs tienen la oportunidad de dirigir genes múltiples de una manera refinada, y la terapia basada en miRNA proporcionará un enfoque antitumoral y antiinflamatorio atractivo para diversas enfermedades pulmonares. En particular, la terapia antimiRNA por antimiR oligonucleótidos químicamente modificado se ha convertido en una terapia potencial para las enfermedades pulmonares porque los oligonucleótidos El aumento de la evidencia ha indicado que los miRNA cumplen funciones causales en una variedad de enfermedades pulmonares y han impulsado investigaciones sobre su potencial como dianas terapéuticas. Para el desarrollo futuro se requieren una mayor comprensión de los mecanismos detallados de la terapia basada en ARNi y la investigación de métodos de parto más eficaces. Estos nuevos enfoques podrían abrir nuevas vías para diversas enfermedades pulmonares y mejorar el resultado clínico de los pacientes.
question: ¿Qué tamaño de partícula ha demostrado ser más eficaz en la entrega a la vía aérea inferior?
answers.text: 1-5 μm