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Sistemas poliméricos nanoestructurados de péptidos inhibidores del HIV-1 derivados del GB virus C (GBV-C)

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Universitat de Barcelona. Departament de Farmàcia, Tecnologia Farmacèutica i Fisicoquímica

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[spa]  El uso de la terapia antiretroviral (ATR), ha sido durante décadas el tratamiento de elección utilizado en la inhibición de la propagación del VIH. La terapia ATR se centra en interrumpir las diferentes etapas del ciclo de replicación del virus en la célula susceptible de infección; sin embargo, el incumplimiento del régimen ATR por parte de los pacientes, ha facilitado la aparición de cepas multiresistentes que hacen que el virus cada vez sea más difícil de erradicar, convirtiéndose en un problema de salud pública. No obstante, nuevas estrategias basadas en el uso de las herramientas actualmente existentes tales como inhibidores de la fusión, son vanguardistas en el desarrollo de nuevas estrategias de inhibición en la propagación del virus.
Se ha descrito que el GB virus C, tiene la capacidad de disminuir la progresión de VIH a SIDA, en individuos co-infectados, aumentando su tasa de supervivencia. Los mecanismos exactos mediante los cuales el GB-C es capaz de intervenir con la progresión del VIH a SIDA no son completamente conocidos, pero hallazgos realizados por diferentes grupos de investigación postulan que las proteínas de envoltura del GB-C tienen un importante papel en la inhibición de los primeros pasos de la fusión y entrada del VIH a la célula huésped. Es así, que péptidos derivados de las proteínas de envoltura E1 y E2 del  GB virus C, se han utilizado como una nueva estrategia en la prevención y control del HIV-1.  
Debido a la susceptibilidad de estas moléculas a la degradación enzimática, a su limitada biodisponibilidad y deficiente capacidad de atravesar barreras biológicas; teniendo en cuenta que la principal puerta de entrada del virus del VIH-1 al organismo son las mucosas vaginales y rectales, en la presente tesis se llevó a cabo el desarrollo de NPs de PLGA recubiertas Glycol-Chitosan (GC-PLGA-NPs) para la incorporación de péptidos inhibidores de la fusión del VIH-1 derivados del GB virus C  y su liberación en un modelo de mucosa vaginal. Para ello, se sintetizaron péptidos derivados de las proteínas de envoltura del GB virus C, E1P47 Y P6-2, los cuales fueron previamente descritos y caracterizados para su actividad anti- fusión del VIH. La síntesis de los péptidos se llevó acabo usando el método de síntesis en fase sólida SPPS y la estrategia Fmoc/tBut. Una vez obtenidos los peptidos deseados, estos fueron derivatizados con 5-6 carboxyfluoresceína, para su posterior utilización en los estudios in vitro, ex vivo e in vivo.
Una vez obtenidos los péptidos y sus derivatizados, se desarrollaron y optimizaron mediante un diseño factorial central compuesto las GC-PLGA-NPs. Las Nps fueron caracterizadas tanto para su morfometría, morfología y eficiencia de encapsulación.
Los principales hallazgos demostraron que las GC-PLGA-NPs, preparadas utilizando el método de la doble emulsión (w/o/w), fueron capaces de atravesar la principal barrera fisiológica que recubre el epitelio vaginal y alcanzar las capas subyacentes del epitelio, sin provocar daños del epitelio.
La mucoadhesividad y bioseguridad, además del tamaño y carga positiva que otorgada a estos sistemas el GC, fue la principal característica de las GC-PLGA-NPs, Además, de acuerdo con los resultados obtenidos de los estudios de Rayos X y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, los péptidos no sufrieron cambios conformacionales o interacciones con los componentes de la formulación que afectaran su efectividad, lo que cumplió con el principal objetivo de la encapsulación del estas moléculas en Nanoparticulas de PLGA, el cual fue proteger y mantener la eficacia de los inhibidores. Además, las GC-PLGA-NPs desarrolladas en esta Tesis demostraron ser seguras y no toxicas para el epitelio vaginal. Debido a estas razones, esta Tesis doctoral abre un nuevo campo de investigación, como lo es el desarrollo de microbicidas anti-anti-HIV basados en sistemas de liberación controlada.

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[eng]  The main drawbacks with current antiretroviral therapies are the occurrence of multi-drug resistance viruses and the reduced capacity of these drugs to access tissues. Hence, new therapeutic alternatives to fight the spread of HIV are based on peptides that inhibit the early steps of HIV-1 fusion in target cells, which avoids side effects such as therapy resistance.  Unfortunately, the molecules used have weaknesses such as poor bioavailability; a short half-life; fast removal; and little capacity to cross physiological barriers such as vaginal fluid, which protects the vaginal epithelium from any foreign agents reaching it, especially biomolecules such as peptides. For these reasons, the main objective of this research was to develop, optimized and characterize polymeric Nanoparticles (NPs) covered with glycol chitosan (GC) to introduce and release peptides derived from GB virus C that inhibit HIV-1 into the vaginal mucosa. In vitro release and ex vivo studies were carried out using pig vaginal mucosa and the peptides were determined by an HPLC MS/MS-validated method. Moreover, the peptides were labeled with 5(6)-carboxyfluorescein and entrapped within the NPs to carry out in vivo studies and to evaluate the penetration and toxicity of the NPs in the pig vaginal mucosa. The results suggest that the fusion inhibitor peptides developed and loaded into the NPs coated with GC might be a new way to fight HIV-1, as the formulation could reach the human epithelial mucosa and release the peptide without any side effects.

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Tesis Doctorals - Departament - Farmàcia, Tecnologia farmacèutica i Físicoquímica

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Sistemas poliméricos nanoestructurados de péptidos inhibidores del HIV-1 derivados del GB virus C (GBV-C)