Development of nanoparticles encapsulating bioactive peptides to recover telomerase activityapplication in the treatment of dyskeratosis congenita

Resumen

Development of nanoparticles encapsulating bioactive peptides to recover telomerase activity:Application in the treatment of Dyskeratosis CongenitaEsta Tesis Doctoral aborda el tratamiento de síndromes con telómeros defectuosos a través de estrategiasterapéuticas basadas en la nanotecnología. Estas patologías constituyen un grupo de enfermedades huérfanasde origen genético que muestran características progeroides, cuyo principal factor subadyacente es unacortamiento telomérico excesivo causado por mutaciones en genes que codifican proteínas implicadas en elmantenimiento de la longitud de los telómeros (complejos enzimáticos telomerasa y shelterina). Sinembargo, a pesar de su gravedad, no existe ningún tratamiento efectivo para estas enfermedades, por lo quees necesario desarrollar nuevas aproximaciones terapéuticas.El péptido GSE24.2 (correspondiente a una secuencia interna de la disquerina, un componente de latelomerasa) es capaz de reactivar la actividad telomerasa y rescatar de la senescencia a células con telómerosdefectuosos. No obstante, el uso de péptidos está limitado debido a su inestabilidad, dificultad para atravesarbarreras biológicas, así como su corta semivida. La ensapsulación en sistemas de liberación sostenida puedeevitar estas limitaciones y aumentar su potencial terapéutico. De este modo, en esta Tesis Doctoral, seencapsuló el péptido bioactivo GSE24.2 en nanopartículas biodegradables de PLGA y PLGA-PEGfuncionalizadas con diferentes agentes modificadores de la superficie (policationes o péptidos de penetracióncelular) para el tratamiento de síndromes con defectos en la enzima telomerasa. Las nanopartículas obtenidaspresentaron un tamaño medio de 200 nm, con carga superficial positiva cuando fueron modificadas conpolicationes y con carga negativa en el resto de las formulaciones. El perfil de liberación in vitro de todas lasformulaciones desarrolladas fue similar, con una liberación sostenida de casi el 100% del péptido en 60 días.También se llevaron a cabo estudios de citotoxicidad, internalización celular y bioactividad, presentando lasnanoparticulas desarrolladas una baja toxicidad, alta captación celular, y capacidad de recuperar la actividadtelomerasa en células con defectos en la enzima telomerasa.A continuación, el péptido GSE4 (forma sintética del GSE24.2, obtenido por síntesis biológica) fueencapsulado en nanopartículas biodegradables catiónicas (PLGA-PEI), y se desarrolló y validó una técnicacromatográfica sencilla, rápida y fácil de utilizar para la cuantificación de dicho péptido extraído de lasnanopartículas.Finalmente, se investigó la biodisponibilidad de las nanoparticulas PLGA-PEI mediante técnicas de imagenoptoacústica a tiempo real, tras su administración a ratones por diferentes vías (intravenosa, intraperitoneal osubcutánea). Las nanopartículas se acumularon principalmente en el hígado y bazo durante al menos 24horas, con una estabilidad adecuada en ambientes fisiológicos. Además, la nanoformulación desarrolladapodría utilizarse para realizar un eficiente seguimiento a tiempo real, pudiendo ser dirigido con precisión altejido dañado y facilitando su acumulación, permitiendo su utilización simultánea tanto para diagnósticocomo para terapia, estrategia conocida como teranóstica.