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Title:
METHOD FOR SELECTING APTAMERS WITH HIGH TARGET SPECIFICITY IN A MICROFLUIDIC DEVICE PLATFORM FOR MULTIPLE TISSUE COCULTIVATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/174327
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for the development of personalised targeted anticancer therapies involving aptamers and the systemic modelling of an individual in microfluidic devices. In one embodiment, the invention provides methods for the development of targeted therapies, in which target cancer cells are maintained in coculture with non-target, noncancerous cells using microfluidic devices modularly arranged within closed systems for the development of aptamers. In another embodiment, the invention provides a method for the development of targeted therapies, in which target cells are maintained in coculture with non-target cells using microfluidic devices modularly arranged within closed systems. In this regard, the invention provides for the development of aptamers for the target of interest in homeostatic equilibrium with the components of the fluid conditioned by cocultivation with the non-target cells.

Inventors:
DE SIMONE MOLINA ERIKA (BR)
GALVES MORETTO EMERSON (BR)
Application Number:
PCT/BR2021/050096
Publication Date:
September 10, 2021
Filing Date:
March 05, 2021
Export Citation:
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Assignee:
BIOPTAMERS LTDA (BR)
International Classes:
C12Q1/6811; C12M3/00; C12N15/115
Domestic Patent References:
WO2011014674A22011-02-03
WO2010019969A12010-02-18
WO2018068448A12018-04-19
WO2018067802A12018-04-12
Foreign References:
US20170102381A12017-04-13
CN102639720A2012-08-15
CN102703454A2012-10-03
JP2012196197A2012-10-18
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1. Método para seleção de aptâmeros com alta especificidade pelo alvo em plataforma de dispositivos microfluídicos para co-cultivo de tecidos múltiplos caracterizado pelo fato de que é a combinação da técnica SELEX a um arranjo de dispositivos microfluídicos para co-cultivos de células alvo cancerosas e células não-alvo não-canceros explantadas de pacientes.

2. Método para seleção de aptâmeros com alta especificidade pelo alvo em plataforma de dispositivos microfluídicos para co-cultivo de tecidos múltiplos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método para co-cultivo de células consiste em um arranjo modular fechado com circulação de fluido orientada por combinações dos dispositivos microfluídicos conectados em paralelo e/ou em série.

3. Método para seleção de aptâmeros com alta especificidade pelo alvo em plataforma de dispositivos microfluídicos para co-cultivo de tecidos múltiplos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o desenvolvimento de aptâmeros para células-alvo é feito em sistemas fechados e em equilíbrio homeostático entre os componentes do fluido, este em condicionamento pelo co-cultivo com células não-alvo.

4. Método para seleção de aptâmeros com alta especificidade pelo alvo em plataforma de dispositivos microfluídicos para co-cultivo de tecidos múltiplos, de acordo com a reivindicação 1, é um método para desenvolvimento de veículos carreadores para terapia-alvo a partir dos aptâmeros desenvolvidos para um paciente específico, com aplicação na entrega de quimioterapia, radioterapia, imunoterapia e terapia genética anticâncer.

5. Dispositivo microfluídico caracterizado pelo fato de que compreende culturas de explantes de um organismo em particular que compreende um alvo desejado e seus não alvos.

6. Dispositivo microfluídico caracterizado pelo fato de que abrange: I. um substrato que forma canais conectando uma abertura de entrada e outra de saída;

II. uma multiplicidade de câmaras de incubação formadas ao longo do dispositivo e conectadas através dos canais de conexão e onde o suporte plástico permeável para o cultivo de células ou explantes pode ser firmemente fixado; e

III. um padrão de conexão de câmaras de incubação para culturas de células ou explantes não alvo e alvo, de modo a simular o fluxo de circulação sistémica do sangue de um organismo humano em um tumor local.

Description:
MÉTODO PARA SELEÇÃO DE APTÂMEROS COM ALTA ESPECIFICIDADE PELO ALVO EM PLATAFORMA DE DISPOSITIVOS MICROFLUÍDICOS PARA CO-CULTIVO DE TECIDOS

MÚLTIPLOS

Campo da Invenção

[001] A invenção aqui descrita refere-se à especificidade de aptâmeros e terapia alvo no campo da medicina personalizada. Mais especificamente, a um ou mais dispositivos de microfluídica, método, componentes e sistema para cultivo de células e desenvolvimento de aptâmeros com maior especificidade pelo alvo de interesse através da técnica SELEX. Em particular, refere-se à modelagem de tipos agressivos de câncer para o desenvolvimento de aptâmeros personalizados para um paciente.

Estado da técnica

[002] O câncer contempla um grupo de doenças que, em comum, apresentam divisão celular descontrolada com potencial de se espalhar para outras partes do corpo. Especialmente para os tipos mais agressivos da doença, o tratamento quimioterápico convencional é a principal causa da incompatibilidade de sobrevivência do paciente.

[003] Existem tipos diferentes de terapias alvo contra o câncer, agrupadas de acordo com sua natureza e com o efeito que exercem. De forma geral, uma terapia alvo funciona alvejando as diferenças que sustentam a sobrevivência e o crescimento das células cancerosas. A identificação de novos compostos anticâncer pode ser feita através de bibliotecas de moléculas combinatórias e processos de evolução de ligantes. A este respeito, uma técnica conhecida como SELEX, de Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment, tem se destacado na identificação e seleção de moléculas chamadas aptâmeros.

[004] Do latim Aptus (ligação) combinado ao do grego Meros (partes), os aptâmeros consistem em moléculas sintéticas, isto é, de ocorrência não natural, que apresentam uma interação específica contra uma molécula alvo. Estrategicamente, através desta interação, a afinidade de uma biblioteca combinatória de ácidos nucleicos é enriquecida por SELEX a partir de etapas consecutivas de exposição, captura e amplificação das espécies com maior capacidade de ligação ao alvo de interesse. Neste quesito, os aptâmeros interagem e possuem uma reação desejável no alvo, neste caso as células cancerosas, podendo modificar sua atividade funcional ou ainda localizar, guiar, posicionar e entregar outros compostos com interesse terapêutico.

[005] Durante o desenvolvimento clássico de aptâmeros por SELEX, é possível introduzir etapas de seleção negativa contra não-alvos, isto é, outros tipos de células que não sejam as de interesse terapêutico. Neste caso, a biblioteca combinatória é incubada com o alvo negativo e busca-se descartar as moléculas a ele ligadas para, assim, amplificar as espécies que podem ser chamadas de não-ligantes. Idealmente, a seleção negativa resulta em aptâmeros específicos aos alvos de interesse, sem afinidade aos alvos negativos. O grau de especificidade dos aptâmeros, no entanto, tem se revelado insuficiente para discriminar populações celulares na prática, mesmo depois das etapas de seleção negativa durante o SELEX.

[006] Já para a variante in vivo do SELEX, apesar do ganho em especificidade ao introduzir a seleção de aptâmeros em cobaias, resultam em aptâmeros selecionados com base na afinidade por alvos e não-alvos distorcidos pelo xeno-modelo animal.

[007] No extremo oposto, a personalização do tratamento oncológico tem despontado como um caminho terapêutico de maior sucesso. Devido à singularidade dos indivíduos e da particular evolução da patologia em cada organismo, pacientes diagnosticados com um mesmo tipo de câncer apresentam respostas diferentes a tratamentos semelhantes. Atendendo ao ganho em especificidade para discriminação entre populações celulares, como cancerosas e não cacerosas, a precisão da presente inovação contempla o desenvolvimento de aptâmeros específicos e personalizados para cada paciente. Para isso, a presente invenção propõe uma nova técnica de seleção, com base em dispositivos de microfluídica. Breve descrição da invenção

[008] A presente invenção descreve a precisão na terapia alvo personalizada contra o câncer a partir da combinação entre bioengenharia e técnicas de biologia molecular. Em particular, materializa-se em dispositivos de microfluídica replicantes de modelos sistémicos individuais de pacientes, aperfeiçoando, assim, o grau de especificidade para a identificação e de moléculas terapêuticas personalizadas.

[009] A presente invenção fornece um método para tratamento de câncer, compreendendo a modelagem ex vivo do paciente através do cultivos de suas células cancerosas e não-cancerosas, levando em consideração a emergência de propriedades sistémicas para o desenvolvimento de terapias alvo personalizadas.

[010] Por um lado, a invenção estipula um método para modelagem sistémica do paciente de acordo com a localização das células cancerosas, considerando a configuração das interações e a composição entre as diferentes populações celulares no dispositivo, permitindo uma varredura de moléculas de interesse.

[011] Além disso, fornece um método para seleção de aptâmeros com maior especificidade e demonstra a utilidade da técnica para alvejar células cancerosas com maior precisão e a nível personalizado.

[012] A invenção oferece, também, um método para favorecimento de equilíbrio entre afinidade de ligação e constante de dissociação de moléculas de interesse em um ambiente relevante, considerando a competição entre os alvos positivo e negativo pelas moléculas de interesse e de acordo com a composição e conexão das diferentes populações celulares.

[013] Por fim, resulta em um método para substituir, reduzir e refinar o uso de modelos de desenvolvimento pré-clínico baseados em experimentação animal, permitindo antecipar resultados preliminares de eficácia, distribuição e toxicidade.

[014] Outros aspectos e modalidades exemplificativas da invenção estão descritas nas seções a seguir e nos anexos. Breve descrição dos desenhos

[015] A FIG. 1 ilustra a estrutura geral do dispositivo microfluídico de acordo com a presente invenção e mostra detalhes do substrato formando uma câmara central com fundo permeável e função de arcabouço para isolamento do alvo de interesse;

[016] A FIG. 2 ilustra as camadas de materiais compondo o substrato e mostra detalhes dos canais da câmara central para conexão de uma entrada e outra de saída.

[017] A FIG. 3 ilustra um exemplo de combinação dos dispositivos para modelagem sistémica de pacientes a partir de conexões entre os cultivos celulares e indica a operação de fluxo no dispositivo controlada por uma bomba peristáltica.

[018] A FIG. 4 ilustra conexões dos dispositivos combinados em série e em paralelo.

Descrição detalhada da invenção Glossário

Ácido nucleico e oligonucleotídeos

[019] Sempre que usados neste documento, os termos "ácidos nucleicos" ou "oligonucleotídeos" significam moléculas de DNA, RNA ou qualquer "XNA", entendido como qualquer oligonucleotídeo com modificação química que não impede sua cópia por métodos bioquímicos, como PCR ou síntese química sequencial. As ilustrações dessas modificações são, mas não se limitam a: substituição de grupos hidroxila de nucleotídeos por halogênios ou grupos metil-éter; uso de nucleotídeos quirais; uso de ácidos xeno nucleicos e similares.

Alvo [020] Como usado aqui, o termo "alvo" refere-se a qualquer entidade com interesse de alvejamento. Para ilustrar, mas sem limitar o escopo das possibilidades, um alvo pode ser: populações celulares de interesse, neste caso o alvo ou complexo molecular pode estar localizado tanto na superfície celular como nas estruturas internas; ou diretamente uma molécula orgânica ou inorgânica, mas especialmente proteína, polipeptideo, lipídio, lipoproteína ou glicoproteína.

Aptâmero

[021] termo "aptâmero" refere-se a ácidos nucleicos de ocorrência não natural que se enovelam em estruturas tridimensionais sobre as quais uma interação específica contra a molécula alvo é obtida. A interação específica do aptâmero pode conferir um efeito, entre outros, de ligação ao alvo e reação com modificação de atividade funcional, podendo induzir ativação, inibição e facilitação de reação entre o alvo e outras moléculas.

Biblioteca de moléculas

[022] Uma "biblioteca de moléculas" mencionada por todo este documento refere-se a conjuntos de compostos que contenham quantidades diversas de diferentes espécies químicas. Esta biblioteca pode apresentar graus variados de diversidade, como as bibliotecas combinatórias de oligonucleotídeos. A biblioteca de moléculas pode também ter a propriedade da aleatoriedade, no sentido de que, em geral, quase todas as possibilidades de configurações tridimensionais dadas pelos graus de liberdade das moléculas são alcançadas pelos ligantes da biblioteca. Esta biblioteca pode ser sintetizada a partir de vários métodos já conhecidos pelos especialistas na área, ou adquirida comercialmente de terceiros.

Câncer [023] Por "câncer", a presente invenção, especialmente em seu escopo de aplicação, refere-se ao grupo de doenças que em comum apresentam divisão celular descontrolada com potencial de formação de tumores sólidos locais e de metástases em outras partes do corpo. Também se refere a neoplasias, a células cancerosas e a células transformadas malignamente de maneira espontânea ou a partir de fatores ambientais.

Células

[024] Conforme usado neste documento, "células" refere-se a populações celulares e especialmente, mas não exclusivamente, a explantes, punções, biópsias, culturas primárias, linhagens celulares imortalizadas ou primárias, cultura de células dissociadas, histotípicas ou ainda organotípicas. Também se refere especialmente, mas não exclusivamente, a células de mamíferos e que podem ou não originar de um paciente em particular.

Células não cancerosas

[025] Conforme usado neste documento, "células não cancerosas", especialmente em seu escopo de aplicação, refere-se à células em contexto fisiológico e não transformadas malignamente, podendo ser originárias de explantes, punções, biópsias, culturas primárias, linhagens celulares imortalizadas ou não, cultura de células dissociadas, histotípicas ou ainda organotípicas. Também se refere especialmente, mas não exclusivamente, a células de mamíferos que podem ou não provir de um paciente em particular

Espécies

[026] Conforme usado neste documento, o termo "espécies" refere-se às diferentes moléculas de ácidos nucleicos que compõem as bibliotecas combinatórias utilizadas para o desenvolvimento de aptâmeros. Explantes

[027] No contexto deste documento, "explantes" refere-se a tecidos de mamíferos cultivados em laboratório, que podem ou não ser obtido pela extração cirúrgica de um paciente em particular, para quem a presente invenção possa ser útil na geração de aptâmeros contra o câncer. Também se refere a qualquer outro tecido animal cultivado em laboratório ou extraído por cirurgia.

Fluido

[028] Entende-se por "fluido" o meio líquido de circulação no sistema de microfluídica, que pode ser composto por, mas não limitado a, soluções tampão, meios de cultivo, derivados de plasma sanguíneo de origem humana ou animal.

Inserto

[029] Por "inserto", esta invenção refere-se a membranas semi-permeáveis para a acomodação e confinamento de culturas de células sem limitar a comunicação para co- cultivos celulares através da circulação do fluido. A presente invenção inclui uma câmara central contendo ao fundo um inserto semi-permeável para função de ancoragem ou arcabouço para a cultura de células de interesse e também imobilização para a exposição de bibliotecas de moléculas. As câmaras nesta invenção podem ter tamanhos e formatos diferentes de acordo com o suporte projetado.

Ligante

[030] termo "ligante" é usado na presente invenção como qualquer espécie química com uma estrutura tridimensional específica capaz de se ligar a outras espécies químicas. Exemplos de ligantes no contexto desta invenção são, mas não estão limitados a: oligonucleotídeos, peptídeos e proteínas.

Molécula

[031] Neste documento, o termo "molécula" expressa um conjunto de átomos, que podem ser idênticos ou diferentes, arranjados por ligações covalentes. É usado como referência a espécies componentes de substâncias, e que podem ser transformadas através de reações químicas gerando novas espécies químicas.

Microfluídica

[032] "Microfluídica" e seus derivados gramaticais, quando usados para descrever a presente invenção, referem-se à técnica bem conhecida dos especialistas na área que utiliza dispositivos e ferramentas para controlar com precisão, de maneira orquestrada e planejada, os caminhos de fluxo de um fluido, as proporções da composição de soluções e suas combinações em associação ou não com qualquer processo ou análise física e/ou química, trabalhando nas escalas pico, nano, micro ou de mililitro.

Não-alvo ou alvo negativo

[033] Como aqui também utilizado, o termo "não-alvo" ou ainda "alvo negativo" refere-se à descrição contrária de "alvo", ou seja, aquilo a que não se objetiva estabelecer interações entre as espécies. Um alvo negativo é usado para remover as espécies ligantes que tenham a função não desejável de interagir com outras espécies além dos alvos.

Período adequado

[034] Conforme usado neste documento, a expressão "período adequado" e suas variações linguísticas referem-se a qualquer intervalo de tempo específico necessário para atingir o objetivo do processo. Esses períodos podem já ser conhecidos, como descrito neste documento, ou podem ser determinados conforme a necessidade de alcançar um resultado satisfatório dentro do que se espera em alguma situação específica de aplicação dentro do escopo desta invenção.

SELEX

[035] Derivado do acrónimo em inglês para Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment, o termo SELEX é usado em referência à técnica envolvendo experimentos de evolução in vitro a partir bibliotecas combinatórias.

Substrato

[0S6] Por "substrato", este documento refere-se ao material que constitui o dispositivo microfluídico, que pode ser, mas não está limitado a: polímero de cristal líquido, polidimetilsiloxano, poliestireno, cerâmica co-queimada a baixa temperatura, fabricação aditiva de fotopolimerização e impressão SD.

Métodos

[0S7] A invenção aqui apresentada materializa-se em dispositivos microfluídicos, sistemas, componentes e métodos utilizados como plataforma para o desenvolvimento de aptâmeros com aprimoramento do grau de especificidade molecular ao alvo de interesse. Por um lado, um ou mais métodos são fornecidos como ferramentas para aprimorar a seleção de aptâmeros com especificidade para aplicação relevante em ambientes biologicamente complexos. Por outro lado, o método pode ser aplicado especialmente, mas não limitado a, processos iterativos de triagem de compostos, como, por exemplo, a técnica SELEX para desenvolvimento de aptâmeros.

De acordo com a invenção aqui apresentada, a estipulação engloba: a) Um substrato que forma canais conectando uma abertura de entrada e uma abertura de saída; b) Um substrato que forma uma câmara com fundo permeável e função de arcabouço para as culturas de células; c) Uma combinação dos substratos que formam a unidade do dispositivo de microfluídica; d) Uma modelagem do organismo arranjada através da combinação modular das unidades do dispositivo em sistema fechado; e) Um aparato para orientação de fluxo circulatório de fluido de acordo com os alvos positivos e negativos de interesse para serem alvejados; f) Uma plataforma para manutenção dos arranjos modulares com temperatura, pressão e pH compatíveis com os fisiológicos; g) Uma plataforma que permite a exposição de bibliotecas de moléculas em ambiente biológico complexo.

[038] Na presente invenção, o substrato do dispositivo é constituído de camadas de materiais diferentes, que se mantêm conectadas por tratamentos físico-químicos diversos, como representado na FIG. 1. Quando materiais distintos como vidro, polímero orgânico à base de silicone (PDMS), resina fotopolimerizável, dispositivos cerâmicos co-queimados (LTCC) ou poliestireno (PS) são usados, eles são combinados pela junção das camadas de cada material através da exposição a plasma, seguida imediatamente de contato adequado, pressionando cada camada uma contra a outra por um determinado período. Em outro aspecto técnico, a luz no amplo espectro de ultravioleta (UV) é usada para a polimerização do dispositivo quando construído usando resina fotopolimerizável através da técnica de impressão SD. O dispositivo pode ainda ter seus canais revestidos em soluções hidrofóbicas quando produzido por impressão 3D usando resina fotopolimerizável. Com relação aos canais microfluídicos, quando impresso com resina fotopolimerizável, faz-se um tratamento com álcool isopropílico para um bom nivelamento da superfície. Quando construídos usando camadas LTCC, os canais são lavados com concentrações variáveis de EDTA.

[039] Um outro aprimoramento para o funcionamento adequado do dispositivo de forma a minimizar o vazamento de fluidos durante sua operação, especialmente nas conexões entre o inserto e o dispositivo, consiste na utilização de um anel de vedação ou de polímero de silicone de diâmetro lOmm e espessura l,7mm inserido apropriadamente na fenda de suporte. O tamanho do anel de vedação não se limita ao descrito anteriormente, mas pode variar de acordo com as possibilidades dentro do escopo da invenção aqui descrita, principalmente dependendo das especificações técnicas do inserto, que podem variar. A fenda do inserto é feita exclusivamente de resina fotopolimerizável impressa em 3D e compreende um nicho que acomoda o anel de vedação de maneira que o dispositivo e o inserto estejam conectados.

[040] Na presente invenção, o dispositivo de microfluídica inclui uma câmara central contendo ao fundo um inserto semi-permeável com função de confinamento ou arcabouço para a cultura de células de interesse. Além disso, o inserto é também utilizado para a imobilização do alvo no contexto da exposição de bibliotecas de moléculas para seleção de aptâmeros. As câmaras nesta invenção podem ter tamanhos e formatos diferentes e de acordo com o suporte do inserto projetado, com diâmetros podendo variar de 4 a 120 mm e profundidades de 3 a 30 m ou estipuladas de acordo com o tamanho padrão de poços para cultura de células em placas de laboratório. Na presente invenção, suportes acessórios ancoram os insertos semi-permeáveis para acomodação do cultivo de células, podendo os insertos serem feitos de polietileno tereftalato, policarbonato ou outro material biologicamente inerte e podendo os poros dos insertos variar de 1 a 8 mM.

[041] Como representado na FIG. 2, ilustrando o substrato composto pelas camadas de materiais, e canais da câmara central para conexão de uma entrada e outra de saída. A interseção entre os canais e a câmara central é formada de maneira a direcionar o fluido do dispositivo para o interior da câmara através do inserto semi-permeável acomodado na parte inferior, assegurando que o fluido do canal faça fluxo contínuo para preenchimento das câmaras. Diferentes diâmetros de canal podem ser usados para atingir uma taxa de fluxo desejável e pressão local de acordo com as necessidades particulares da cultura de células de interesse, podendo o dispositivo acomodar adequadamente essas variações enquanto mantém o mesmo fluxo alterando localmente o calibre do canal que precede cada câmara, cujas cujas seções circulares internas podem variar de 0,4 a 1.5 mm 2 .

[042] A plataforma contempla os dispositivos conectados por tubos de silicone fixados através das protuberâncias na superfície dos dispositos em configuração onde a abertura de saída de um dispositivo se conecta com a abertura de entrada pelo menos um outro dispositivo e de uma bomba peristáltica. Os dispositivos são arranjados modularmente em sistema fechado para orientação do fluxo circulatório com o auxílio da bomba, de forma que o fluido é empurrado continuamente para circulação entre os dispositivos como representado na FIG. 3. As células alvo confinadas na câmara central do dispositivo são co-cultivadas com outras células não-alvo, ou seja, os dispositivos são mantidos conectados em sistema fechado para troca de moléculas de sinalização através de um fluido circulante, Ou seja, além dos componentes do fluido, as culturas são expostas às moléculas sinalizadoras secretadas por elas mesmas ou por outras células do sistema condicionando o meio do fluido. O fluido utilizado no dispositivo microfluídico pode ser, mas não restrito a, soluções tampões como solução salina fosfato, Hanks balanced salt solution, HEPES; meios de cultivo de células como MEM, DMEM, F-12, RPMI com ajuste para pH 7. O fluido pode ser composto por meio definido suplementado com fatores de crescimento ou ainda serem suplementados com soro fetal bovino ou concentrados de soro de pacientes. O sistema microfluídico da presente invenção inclui uma bomba com movimento peristáltico para controle do fluxo através dos dispositivos, podendo esse fluxo variar entre 0.5 mL/min e 3 mL/min continuamente ou por períodos programados de 5 a 180 min.

[043] De acordo com a localização in situ no organismo dos alvos positivos a serem alvejados, os dispositivos com cultivo das células de interesse são arranjados em combinação com os alvos negativos através de conexões em série e/ou em paralelo, como demonstrado na FIG. 4. Diferentes combinações podem ser utilizadas buscando recapitular a disposição das células de interesse em referência aos fluxos de circulação sanguínea no indivíduo. Em um sentido amplo, o método inventivo proporciona a modelagem de pacientes como um sistema fechado externo, em que os dispositivos são arranjados em combinações diferentes para cada indivíduo em específico sem a necessidade de fabricação de um novo dispositivo específico. Por exemplo, mas não limitado a este exemplo, para o desenvolvimento de terapia-alvo contra tumor pancreático, o fluxo do dispositivo deve percorrer um dispositivo 1 com cultivo de células pulmonares, a seguir dividir-se em dois dispositivos conectados em paralelo, sendo um dispositivo 3 contendo cultivos de células cancerosas de pâncreas e outro dispositivo 4 contendo cultivos de células peritumorais ou células de pâncreas não transformadas malignamente. Os fluxos são unidos e prosseguem para um dispositivo 5 contendo cultivos de células hepáticas e a seguir direcionado para um dispositivo 6 contendo cultivos de medula óssea. Por fim, o fluxo é direcionado para uma bomba peristáltica e novamente direcionado para o dispositivo 1.

[044] Por todas as maneiras pelas quais os dispositivos podem ser arranjados para organizar alvos positivos e negativos, os cultivos celulares de interesse devem ser confinados para mobilização dos componentes do fluido, incluindo as moléculas derivadas da biblioteca combinatória para seleção de aptâmero e recuperação das espécies ligantes. Para operação da plataforma, o fluido é em temperatura de 37^C, atmosfera úmida e com 5% de C02 durante a circulação pelo arranjo de dispositivos. Após um período adequado para igualamento das taxas de associação e dissociação dos componentes do fluido em circulação pelos alvos e estabelecimento de um equilíbrio homeostático entre os alvos positivos e negativos, é introduzida a biblioteca combinatória de ácidos nucleicos para seleção dos aptâmeros através da técnica de referência SELEX. A biblioteca de moléculas pode ser exemplificada por uma aplicação desta invenção para seleção de aptâmero através de SELEX. Este método de seleção consiste na A biblioteca de ácidos nucleicos pode ser produzida por síntese química sequencial e/ou por reações enzimáticas, sendo composta por cerca de 109 a 1015 oligonucleotídeos aleatórios. Tais oligonucleotídeos contém de 70 a 100 nucleotídeos e apresentam uma região central randômica flanqueada por regiões conservadas para hibridização de primers e amplificação por reação em cadeia da polimerase.

[045] Após um período de exposição da biblioteca de ácidos nucleicos, a cultura de células-alvo é coletada para extração das moléculas ligantes. Os ligantes aderidos podem ser destacados por procedimentos que alterem a estrutura tridimensional do ligante como, por exemplo, temperatura (70-95^C), elevadas concentrações de sais (como KCI, NaCI, MgCI2, etc.), alterações no pH pelo tratamento com solução ácida ou básica, agentes desnaturantes como uréia, brometo de etídio, método fenol- clorofórmio ou pela competição de ligação química (com altas concentrações de imidazol, glutationa, ou anticorpos monoclonais de alvo conhecido). As moléculas recuperadas são amplificadas por reações em cadeia da polimerase e reconstituídas na sua forma de simples fita, podendo então ser submetidas a um ciclo subsequente de seleção ou seguir para identificação dos aptâmeros. À medida que alguns ciclos são realizados, um maior número de cópias dos ligantes apresentando maior afinidade tende a ser enriquecido por competição de ligação, sendo necessário na invenção proposta de 3 a 8 ciclos para a obtenção de aptâmeros. Através da presente invenção, o método materializado na plataforma implica em um novo efeito técnico à técnica SELEX, fornecendo especificidade para aplicação dos aptâmeros em ambientes biologicamente complexos e relevantes como, por exemplo, mas não limitado a, terapia-alvo contra câncer personalizada. Em contraste, a aplicação da técnica de SELEX contra os respectivos alvos positivos e negativos desconectados de um equilíbrio homeostático, não resulta em um nível de especificidade satisfatório para aplicações terapêuticas.

[046] De acordo com a invenção apresentada, sugere-se que a especificidade do aptâmero desenvolvido simula ao grau obtido através da técnica SELEX in vivo em cobaias animais, com a vantagem de em paralelo fornecer alvos e ambiente derivados do próprio paciente para fins terapêuticos.

[047] A invenção aqui descrita estipula um método para a seleção de aptâmeros com alta especificidade pelas células-alvo: a) No substrato de dispositivos, fixar um suporte na câmara central contendo o inserto de porosidade apropriada para o confinamento dos tipos celulares de interesse; b) Arranjar os dispositivos modularmente em um sistema fechado através de conexões combinações em série e/ou em paralelo através do acoplamento das protuberâncias do substrato aos conectores e aos tubos de silicone; c) Preencher o sistema de canais e câmaras dos dispositivos com fluido a B7^C; d) Acomodar os cultivos celulares de interesse nas respectivas câmaras centrais dos dispositivos; e) Circular o fluido no sistema por um período adequado, podendo variar entre 10 a 72 horas; f) Injetar no sistema uma biblioteca combinatória de moléculas para circulação por um período de tempo entre 10 a 90 min; g) Descartar e substituir o fluido em circulação no sistema a B7^C; h) Coletar a cultura de células-alvo confinada na câmara central do dispositivo; i) Extrair as moléculas originárias da biblioteca combinatória que se ligaram às células-alvo; j) Amplificação e reconstituição do conjunto de moléculas extraídas das células- alvo; k) Identificação das moléculas candidatas à aptâmeros

Aplicabilidade Industrial

[048] Em uma aplicação clínica, quando amostras de explantes de pacientes oncológicos são co-cultivadas e arranjadas em alvo e não-alvo, o método pode reunir as particularidades suficientemente necessárias para o desenvolvimento de aptâmeros personalizados para esse paciente. Os aptâmeros desenvolvidos contra as células cancerosas de um dado paciente através da presente invenção poderão ser utilizados em terapias-alvo anticâncer para este paciente, atuando, por exemplo, como carreadores de radioterapias, quimioterapias, imunoterapias e terapias genéticas.

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