Internship Report and Monography entitled "Lipoplexes and Polyplexes as Nucleic Acids Delivery Nanosystems: The Current State and Future Considerations"

Abstract

De acordo com a Diretiva 2013/55/EU, de 20 de novembro, a conclusão do Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas dita a realização de uma componente de estágio de seis meses em farmácia aberta ao público. Tal preconiza o desenvolvimento profissional em contexto real para aplicação dos conhecimentos teóricos até então adquiridos. Findado o período de seis meses, é redigido um relatório de estágio. Contudo, o papel do farmacêutico não se cinge somente à prestação de cuidados de saúde à população. Pressupõe ainda uma atualização constante acerca de novas abordagens terapêuticas. Assim, o documento compreende também uma monografia focada nos recentes avanços dos vetores não virais para terapia génica. O desenho de nanossistemas seguros e eficazes para terapia génica apresenta um desafio que requer um bom conhecimento das diferentes barreiras biológicas, cujo impacto é frequentemente negligenciado durante os ensaios in vitro. Portanto, o desenvolvimento dos nanossistemas beneficiaria de uma caracterização físico-química mais exaustiva para estabelecer relações estrutura-atividade e aumentar a relevância dos dados pré-clínicos. Como irá ser abordado de seguido, tanto os lipoplexos como os poliplexos são candidatos promissores para a terapia génica, sobretudo devido à sua baixa imunogenicidade e toxicidade comparativamente aos vetores virais. Após a administração sistémica tanto de lipoplexos como de poliplexos, ocorre a formação da chamada proteína corona, alterando a identidade do vetor e impactando os seus mecanismos de interação previamente estudados in vitro. Devido a essas alterações, eles poderão agora ser reconhecidos pelo sistema imunitário. Por isso, existem indicações claras de que os ensaios pré-clínicos devem ser executados sob condições fisiológicas representativas, para melhor acautelar ou mesmo prever as interações altamente dinâmicas. Este artigo de revisão focado nos lipoplexos e poliplexos apresenta um sumário de considerações para melhorar a translação dos estudos pré-clínicos para terapias funcionais.

In accordance with Directive 2013/55/EU, of 20 November, the conclusion of the Integrated Master in Pharmaceutical Sciences dictates the completion of a six-month internship component in a community pharmacy setting. This advocates professional development in a real context for the application of theoretical knowledge acquired thus far. After the six-month period, an internship report is written. However, the role of the pharmacist is not limited to providing health care services to the public. It also presupposes a constant update on new therapeutic approaches. Thus, the document also comprises a monograph focused on recent advances in non-viral vectors for nucleic acids delivery. Designing safe and effective nucleic acid delivery nanosystems presents a challenge that requires a good understanding of the various biological barriers, whose impact gets frequently neglected during in vitro assessments. Hence, the development of nanosystems would benefit from a more thorough physicochemical characterization to establish structure-activity relationships and increase the preclinical data relevance. As hereafter addressed, both lipoplexes and polyplexes are promising candidates for nucleic acid delivery, mostly due to their lower immunogenicity and toxicity versus viral vectors. Following the systemic administration of both lipoplexes and polyplexes, the formation of a so-called protein corona occurs, thus changing the identity of the vector and impacting its previously studied in vitro mechanisms of interaction. Due to those changes, their recognition by the immune system may no longer be similar. As such, there are clear indications that preclinical assays are to be performed under physiological representative conditions, to better account or even predict the highly dynamic interactions in humans. This review focused on lipoplexes and polyplexes presents a summary of considerations to improve the translation of preclinical studies into functional therapies.