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Biologia delle comunicazioni volume 6, numero articolo: 508 (2023) Citare questo articolo

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Il virus adeno-associato (AAV) è un potente vettore per la trasduzione genica in vivo e sono attese applicazioni terapeutiche locali degli AAV, come per le ulcere cutanee. La localizzazione dell’espressione genica è importante per la sicurezza e l’efficienza delle terapie genetiche. Abbiamo ipotizzato che l'espressione genica potesse essere localizzata progettando biomateriali utilizzando il poli(etilenglicole) (PEG) come trasportatore. Qui mostriamo uno dei portatori di PEG progettati che ha localizzato efficacemente l'espressione genica sulla superficie dell'ulcera e ridotto gli effetti fuori bersaglio nello strato profondo della pelle e nel fegato, come organo rappresentativo per valutare gli effetti fuori bersaglio distanti, utilizzando un modello di ulcera cutanea di topo . La dinamica di dissoluzione ha portato alla localizzazione della trasduzione del gene AAV. Il trasportatore PEG progettato può essere utile per terapie geniche in vivo che utilizzano AAV, in particolare per l'espressione localizzata.

I virus adeno-associati (AAV) sono potenti vettori per la trasduzione genica in vivo. Gli AAV sono utilizzati clinicamente come terapie sostitutive per trattare condizioni quali deficit di lipoproteina lipasi, atrofia muscolare spinale, distrofia retinica ed emofilia1. Recentemente, le possibili applicazioni degli AAV sono state ampliate per includere morbilità localizzate2.

Come risultato dei miglioramenti nella produzione, le dosi medie di AAV utilizzate negli studi clinici stanno aumentando. Ciò consente l'uso di dosi più elevate con conseguente fenotipi più forti; tuttavia, la maggior parte dei vettori AAV finisce nel fegato e può causare tossicità lì e altrove3. Pertanto, il controllo della specificità dell’espressione genica, riducendo al minimo gli effetti fuori bersaglio, è estremamente importante nello sviluppo di terapie che utilizzano gli AVV. Ad oggi, la specificità è stata controllata dalla selezione e dall'ingegnerizzazione del tropismo del tessuto/cellula del capside dell'AAV4, dall'uso di promotori tessuto-specifici5,6 e dalla via di somministrazione3.

Le ferite che non guariscono, come le ferite risultanti da ulcere da pressione, ulcere diabetiche o insufficienza vascolare periferica, destano preoccupazione nelle società con popolazioni che invecchiano progressivamente e si prevede che il trasferimento genico in vivo basato su AAV sia un'utile modalità terapeutica7,8. Recentemente, abbiamo dimostrato che l'induzione in vivo mediata da AAV della riprogrammazione delle cellule mesenchimali residenti nella ferita verso le cellule epiteliali ha consentito l'epitelizzazione de novo dalla superficie delle ulcere. Questi risultati hanno costituito una prima prova di principio per il futuro sviluppo di terapie innovative9,10.

Nella ricerca di metodi clinicamente applicabili che possano migliorare la sicurezza del trasferimento genico mediato da AAV sulla superficie delle ulcere cutanee, abbiamo studiato lo sviluppo di materiali per il rilascio controllato di AAV sulla superficie delle ulcere11, utilizzando poli(etilenglicole) ( PEG) come vettore. Il PEG, ampiamente utilizzato nei biomateriali per la sua natura bioinerte, funziona come trasportatore incapsulando o immobilizzando un farmaco o un virus in vescicole e idrogel12,13. I sistemi di idrogel iniettabili che possono essere somministrati in modo minimamente invasivo nel sito desiderato hanno ricevuto crescente attenzione per la somministrazione controllata di virus a causa della loro capacità di passare da una matrice altamente viscosa a un liquido a bassa viscosità14,15. Tuttavia, l’iniezione di idrogel liquidi a bassa viscosità può causare la diffusione del virus incapsulato, ovvero un rapido rilascio dal sito di iniezione, che potenzialmente compromette il trattamento delle infezioni virali localizzate.

Abbiamo ipotizzato che un AAV incapsulato in un vettore PEG con un'adeguata degradabilità subirebbe un rilascio localizzato sulla superficie delle ulcere cutanee. Abbiamo progettato un vettore PEG costituito da una rete polimerica reticolata dinamicamente (di seguito denominata melma PEG) che ha migliorato la specificità della trasduzione genetica sulla superficie delle ulcere con effetti fuori bersaglio locali o distanti ridotti. L'uso di melma PEG altamente viscosa dimostra un nuovo metodo per la trasduzione genica altamente localizzata.