At more advanced states, retinal diseases such as diabetic retinopathy, age-related macular
degeneration, and retinal vessel occlusions are characterized by neovascularization, which
is usually triggered by a hypoxia episode leading to the overexpression of vascular
endothelial growth factor (VEGF) and nucleolin (NCL). The treatments available are mainly
corticosteroids or/and antibodies against some angiogenic molecules. Regarding the low
efficacy of these therapies and their side effects, aptamers are an emerging tool that can
target these proteins with high specificity, such as antibodies. Furthermore, aptamers are
easier to synthesize and present higher stability and lower immunogenicity.
AT11-L0 is an aptamer derivative of AS1411 composed of G-rich sequences which can adopt
G-quadruplex (G4) structure and target NCL, a protein that can act as a co-receptor for
several growth factors. Hence, this study aimed to characterize the AT11-L0 structure and
its interaction with several ligands (stabilizing molecules or drugs) for NCL targeting. The
AT11-L0-drug/molecule complex was then incorporated in a nanoparticle to increase the
bioavailability of the aptamer-based drug in the formulation.
To achieve these objectives, we have performed biophysical studies, such as nuclear
magnetic resonance, circular dichroism, and fluorescence experiments. Following
biophysical characterization studies, we synthesised gold nanoparticles and liposomes
containing AT11-L0 aptamer-drug complex. Finally, liposomes and the encapsulated drugs
were tested on Human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) model to assess their
antiangiogenic capacity.
The results showed that AT11-L0 aptamer-drug complex has a high stability with melting
temperatures reaching 45 ºC to 60 ºC allowing an efficient targeting of NCL with a KD in
the order of micromolar. HUVEC antiangiogenic assay showed that, although liposomes did
not promote an increase in the antiangiogenic effect of the tested drugs, C8 showed an
antiangiogenic effect that was not previously described, at lower concentration. This result
can be a basis for the development of a new therapeutic approach using C8 and G4 aptamers
targeting NCL.Em estágios mais avançados, as doenças da retina como a retinopatia diabética,
degeneração macular associada à idade e oclusões da retina são caracterizadas por
neovascularização, que pode ser desencadeada por um episódio de hipoxia que envolve a
sobre expressão do fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) e da nucleolina (NCL).
Os tratamentos disponíveis são principalmente corticosteroides e/ou anticorpos específicos
para algumas moléculas angiogénicas. Para ultrapassar a baixa eficácia destas terapias e os
seus efeitos secundários, os aptameros surgiram como uma ferramenta emergente que, de
modo semelhante aos anticorpos, visam estas proteínas com elevada especificidade. Além
disso, os aptameros são mais fáceis de sintetizar e apresentam maior estabilidade e menor
imunogenicidade.
O AT11-L0 é um derivado do aptamero AS1411, composto por sequências ricas em G, que
pode adotar estruturas em G-quadruplex e reconhecer a NCL, uma proteína que pode atuar
como coreceptora de vários fatores de crescimento. Assim, este estudo visou caracterizar a
estrutura do AT11-L0 e a sua interação com vários ligandos (moléculas estabilizadoras ou
fármacos), para ligar de modo específico à NCL. Este complexo foi posteriormente
incorporado num nanossistema, para aumentar a biodisponibilidade do fármaco e do
aptamero usados na formulação.
Para alcançar estes objetivos, foram realizados estudos biofísicos, tais como ressonância
magnética nuclear, dicroísmo circular e experiências de fluorescência. Após estudos de
caracterização biofísica, foram sintetizadas nanopartículas de ouro e lipossomas contendo
o complexo aptamero-fármaco. Finalmente, os lipossomas e os fármacos foram testados
num modelo de células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) para analisar a sua
capacidade antiangiogénica.
Os resultados mostraram que os complexos aptamero-fármaco têm uma elevada
estabilidade térmica, com temperaturas de fusão que atingem 45 ºC a 60 ºC, permitindo
uma interação com a NCL com um KD na ordem dos micromolares. O ensaio
antiangiogénico mostrou que, embora os lipossomas não promovam um aumento do efeito
dos fármacos testados, o C8 apresentou um efeito antiangiogénico que nunca foi descrito,
mesmo quando usado em baixa concentração. Este resultado pode permitir uma nova
abordagem utilizando o C8 associado a aptameros de G4 que visem a NCL
