Development of a new immunoliposome drug delivery system for treatment of pneumococcal meningitis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Marta Lisete Santos da
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/40166
Resumo: Tese de mestrado, Microbiologia Aplicada, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019
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spelling Development of a new immunoliposome drug delivery system for treatment of pneumococcal meningitisMeningiteS. pneumoniaeAntibióticosAnticorpos de pequeno domínioBarreira hematoencefálicaImunolipossomaTeses de mestrado - 2019Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências BiológicasTese de mestrado, Microbiologia Aplicada, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019A meningite pode ser definida como um processo inflamatório que envolve as meninges, quer as do sistema nervoso central quer as da medula espinal. Dos vários tipos de meningite descritos, a bacteriana é considerada o tipo mais severo. Streptococcus pneumoniae é considerado um dos principais agentes patogénicos responsáveis por este tipo de meningite causando uma alta taxa de mortalidade e morbilidade, e sequelas neurológicas nos sobreviventes. S. pneumoniae é um patógeno humano que coloniza essencialmente a nasofaringe em crianças, sendo uma causa importante de infeções na infância. S. pneumoniae é uma bactéria Gram-positiva, que frequentemente expressa uma cápsula polissacarídea, que constitui um dos seus principais fatores de virulência. Até ao momento, um total de 98 tipos de polissacarídeos capsulares foram descritos diferindo serológica e estruturalmente entre si. Após a colonização, a translocação através da barreira hematoencefálica (BHE) é uma das etapas cruciais para a patogénese da meningite. Têm sido desenvolvidas várias abordagens farmacêuticas com o intuito de combater a infeção causada por S. pneumoniae. No entanto, um grande obstáculo ao tratamento da meningite pneumocócica é a necessidade de desenvolver terapêuticas capazes de atravessar a BHE. A estrutura da barreira hematoencefálica leva a concluir que para criar um tratamento eficiente para a meningite pneumocócica, é necessária uma abordagem constituída por duas partes essenciais: o desenvolvimento do medicamento com as propriedades antibacterianas e a tecnologia de direcionamento para permitir que a molécula atravesse a BHE e seja capaz de combater a infeção. O foco atual é encapsular antibióticos em formulações lipossomais aumentando a atividade antibacteriana e as propriedades farmacocinéticas o que vai trazer várias vantagens ao sistema de administração de medicamentos como, por exemplo: diminuição da toxicidade, alta atividade antimicrobiana contra patógenios, seletividade do alvo e uma melhor biodistribuição. Desta forma, o principal objetivo deste projeto é desenvolver um sistema de administração de fármacos capaz de atravessar a BHE e libertar antibióticos para combater a meningite pneumocócica. Para atingir esse objetivo, propomos uma nova abordagem que engloba as propriedades da administração de fármacos e o direcionamento específico de um imunolipossoma. Para que o imunolipossoma seja direcionado com sucesso para a BHE, dois anticorpos de pequeno domínio, nomeadamente FC5 [55] e G3 (um sdAb recentemente selecionado pelo nosso grupo que é capaz de atravessar a barreira hematoencefálica), foram acoplados na superfície do lipossoma, permitindo o transporte do lipossoma através da BHE. O uso de anticorpos de pequeno domínio tem várias vantagens relativamente ao uso de IgG, devido ao seu tamanho reduzido, o que facilita o acesso ao alvo. Adicionalmente, estas moléculas são mais estáveis quando em circulação permitindo uma administração mais eficiente. Em suma, ao conjugar a capacidade de um anticorpo de pequeno domínio específico para o direcionamento e translocação da BHE e o encapsulamento de antibióticos no lipossoma é possível criar um sistema capaz de superar os dois obstáculos no desenvolvimento de um tratamento para a meningite pneumocócica: a necessidade de uma terapêutica capaz de atravessar a BHE e as propriedades antimicrobianas necessárias para combater S. pneumoniae. Dessa forma, a libertação gradual dos antibióticos no foco da infeção, resulta num sistema eficiente de administração de medicamentos para o tratamento da meningite pneumocócica. Para o desenvolvimento do projeto foram encapsulados em lipossomas três dos antibióticos mais recorrentemente utilizados no tratamento desta infeção (penicilina, vancomicina e ceftriaxona) com o objetivo de explorar o seu potencial no tratamento da meningite pneumocócica. Para isso, a concentração inibitória mínima dos três antibióticos encapsulados foi determinada em vários serótipos de S. pneumoniae. Uma vez validada a eficiência dos lipossomas encapsulados, foi possível prosseguir para o desenvolvimento de um imunolipossoma. O primeiro passo para o seu desenvolvimento consistiu na expressão dos anticorpos de pequeno domínio em bactérias, e, seguidamente, a sua purificação. Uma vez obtidos os anticorpos , estes foram ligados à superfície do lipossoma. Para esta ligação foram otimizados dois métodos diferentes amplamente utilizados para o efeito: o método da biotina e o método da maleimide. Uma vez otimizados os métodos de ligação, os imunolipossomas obtidos pelos dois métodos foram sujeitos a estudos de translocação para avaliar a sua capacidade de atravessar a BHE. Os estudos de translocação foram realizados utilizando um modelo da BHE in vitro. Através destes estudos verificou-se que o método de ligação usando a biotina é um método de ligação mais eficaz permitindo uma maior translocação do imunolipossoma. Da mesma forma, foi possível concluir que o anticorpo G3 tem uma maior capacidade para atravessar a BHE quando comparado com o FC5. Esta abordagem permitiu o desenvolvimento de um imunolipossoma capaz de atravessar a BHE encapsulando antibióticos capazes de combater S. pneumoniae. Resumidamente, a estratégia estudada no presente projeto resultou num imunolipossoma que poderá corresponder a uma abordagem mais segura e eficiente no tratamento da meningite pneumocócica e ser um candidato promissor no tratamento de outras doenças do sistema nervoso central.Streptococcus pneumoniae is the major cause of bacterial meningitis bringing morbidity and mortality as well as neurological sequelae. Following colonization, translocation across the blood-brain barrier (BBB) is a critical step in the pathogenesis of meningitis. Many pharmaceutical approaches have been developed in order to fight these bacteria. However, a major hurdle to the treatment of pneumococcal meningitis is the necessity of therapeutics able to cross the BBB. Thereby, besides the discovery of novel drugs to treat pneumococcal meningitis, the development of novel drug delivery systems that can cross the BBB and release the therapeutic molecule into the brain are urgently required. Since the structure of the BBB is known, many approaches for brain targeting have been developed based on physiological transport mechanisms. Thus, the aim of this project consists in the development of an immunoliposome as a drug delivery system to treat pneumococcal meningitis. To achieve this goal, potential of the encapsulated liposomes with penicillin, ceftriaxone and vancomycin was explored. For that, the minimum inhibitory concentrations of the three encapsulated antibiotics were determined in several serotypes of S. pneumoniae. Then, an immunoliposome was developed through attachment of a BBB transmigrating single-domain antibody to the liposome surface. Translocation studies were performed using a BBB in vitro model in order to prove the immunoliposome efficiency in crossing the BBB. This approach allowed the development of an immunoliposome able to target and cross the BBB, encapsulating antibiotics capable to fight S. pneumoniae. Briefly, the strategy developed in the present project resulted in an immunoliposome that could be a safer and moreefficient approach to treat pneumococcal meningitis and a promising candidate in the treatment of other central nervous system diseases.Silva, Frederico Aires daLeão, Raquel SáRepositório da Universidade de LisboaSilva, Marta Lisete Santos da2019-11-18T18:35:46Z201920192019-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/40166TID:202383610enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:39:20Zoai:repositorio.ul.pt:10451/40166Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:53:53.943348Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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