A mitocôndria é um organelo celular que possui o seu próprio genoma, o ADN mitocondrial (ADNmt). Apesar de bastante pequeno quando comparado com o ADN nuclear (ADNn), mutações ao nível do ADNmt são bastante frequentes devido à falta de mecanismos de proteção e de reparação, provocando disfunções no mecanismo de fosforilação oxidativa, o que afeta essencialmente órgãos e tecidos com grande demanda de energia, como é o caso dos músculos e do cérebro. Dado que os métodos convencionais de tratamento destas desordens mitocondriais se têm revelado ineficazes, torna-se crucial o desenvolvimento de protocolos terapêuticos inovadores e eficientes, dos quais se destaca a terapia génica mitocondrial (TGM).
Com este projeto tentamos desenvolver um novo sistema capaz de entregar de forma eficaz o ADN plasmídico (ADNp) à mitocôndria para uma possível utilização em TGM. Assim, o presente trabalho pode ser dividido em duas partes principais: uma primeira parte que inclui a síntese e caracterização de nanosistemas à base de ADNp e do polímero polietilenimina (PEI), e incorporação de compostos mitocondriotrópicos capazes de direcionar os sistemas para a mitocôndria; e uma segunda parte que integra estudos in vitro para testar a capacidade de transfeção celular das nanopartículas e a sua afinidade de direcionamento para a mitocôndria.
Os sistemas em estudo demonstraram ser biocompatíveis, com eficiências de encapsulação de ADNp elevadas, apresentam forma esférica ou oval com tamanhos inferiores a 300 nm e possuem potenciais zeta positivos, o que os torna adequados para uso em protocolos de TGM.
Os sistemas foram internalizados nas células e direcionados para a mitocôndria com sucesso. Estes resultados demonstram que a síntese de novos vetores com afinidade mitocondrial pode constituir um grande avanço na correção de defeitos mitocondriais, oferecendo uma nova estratégia terapêutica no combate a diversas patologias como o cancro e doenças neuromusculares e neurodegenerativas.Mitochondrion is a cellular organelle that has its own genome, mitochondrial DNA. Although quite small compared to nuclear DNA, mutations in mitochondrial DNA are quite frequent due to the lack of protection and repair mechanisms, causing dysfunctions in the mechanism of oxidative phosphorylation, which essentially affects organs and tissues with large energy demand, as is the case of muscles and brain. Since conventional methods of treatment of these mitochondrial disorders have proved to be ineffective, the development of innovative and efficient therapeutic protocols, of which mitochondrial gene therapy (TGM) stands out, is crucial. With this project we tried to develop a new system capable of efficiently deliver plasmid DNA to mitochondria for possible use in TGM. Thus, the present work can be divided into two main parts: a first part that includes the synthesis and characterization of nanosystems based on plasmid DNA and polyethyleneimine polymer, and incorporation of mitochondriotropic compounds capable of directing the systems to mitochondria; and a second part which integrates in vitro studies to test the cellular transfection capacity of the nanoparticles and their mitochondria targeting affinity. The systems under study have been shown to be biocompatible, with high encapsulation efficiencies of plasmid DNA, presenting spherical or oval shape with sizes smaller than 300 nm and positive zeta potentials, which make them suitable to be used in TGM protocols. The systems were cell internalized and targeted to the mitochondria with success. These results demonstrate that the synthesis of new vectors with mitochondrial affinity may constitute a major advance in the correction of mitochondrial defects, offering a new therapeutic strategy in the fight against several pathologies such as cancer and neuromuscular and neurodegenerative diseases
