Antimicrobial peptides (AMPs) are ubiquitous host defense peptides characterized by antibiotic activity and lower propensity for developing resistance compared to classic antibiotics. While several AMPs have shown activity against antibiotic-sensitive...

L-asparaginase (ASNase) is an important biological drug used to treat Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL). It catalyzes the hydrolysis of L-asparagine (Asn) in the bloodstream and, since ALL cells cannot synthesize Asn, protein synthesis is impaired leading to apoptosis. Despite its therapeutic importance, ASNase treatment is associated to side effects, mainly hypersensitivity and immunogenicity. Furthermore, degradation by plasma proteases and immunogenicity shortens the enzyme half-life. Encapsulation of ASNase in liposomes, nanostructures formed by the self-aggregation of phospholipids, is an attractive alternative to protect the enzyme from plasma proteases and enhance pharmacokinetics profile. In addition, PEGylation might prolong the in vivo circulation of liposomes owing to the spherical shielding conferred by the polyethylene (PEG) corona around the nanostructures. In this paper, ASNase was encapsulated in liposomal formulations composed by 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) or 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC) containing or not different concentrations of 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N [methoxy (polyethylene glycol)-2000] (DSPE-PEG). Nanostructures of approximately 142–202 nm of diameter and polydispersity index (PDI) of 0.069 to 0.190 were obtained and the vesicular shape confirmed by Transmission Electron Microscopy (TEM and cryo-TEM). The encapsulation efficiency (%EE) varied from 10% to 16%. All formulations presented activity in contact with ASNase substrate, indicating the liposomes permeability to Asn and/or enzyme adsorption at the nanostructures’ surface; the highest activity was observed for DMPC/DSPE-PEG 10%. Finally, we investigated the activity against the Molt 4 leukemic cell line and found a lower IC50 for the DMPC/DSPE-PEG 10% formulation in comparison to the free enzyme, indicating our system could provide in vivo activity while protecting the enzyme from immune system recognition and proteases degradation.

A Leucemia Linfoide Aguda (LLA) é um câncer de maior incidência em crianças, e tem a Lasparaginase (ASNase) como fármaco amplamente utilizado no tratamento dos afetados. A ASNase catalisa a hidrólise do aminoácido L-asparagina (Asn), presente na corrente sanguínea, a ausência do aminoácido no meio extracelular leva à morte células leucêmicas, que necessitam deste aminoácido para as funções celulares. Fatores envolvendo a eficiência do tratamento com ASNase como reações adversas e curta meia-vida, principalmente devido ao reconhecimento pelo sistema imune e degradação por proteases, limitam a sua eficácia. A encapsulação da enzima em lipossomas pode conferir proteção à degradação, melhorar seu perfil farmacocinético e diminuir os efeitos adversos, de forma a melhorar o tratamento da LLA sendo este o objetivo desse trabalho. Lipossomas de DOPC (1,2-dioleoil-sn-glicero-3-fosfocolina) e DMPC (1,2-dimiristoil-snglicero-3-fosfocolina) foram desenvolvidos empregando-se o método de hidratação do filme lipídico e diferentes protocolos de preparo contendo ou não diferentes concentrações de 18:0 1,2distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polietilenogicol)-2000] (DSPE-PEG). Os lipossomas produzidos foram utilizados para encapsular a ASNase e os sistemas contendo ou não ASNase encapsulada foram caracterizados por espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta, microscopia eletrônica de transmissão (MET) e criomicroscopia de transmissão. Adicionalmente, foram avaliados a taxa de encapsulação e o perfil de permeabilidade das vesículas à L-asparagina. As análises de DLS mostraram que as nanoestruturas formadas empregando-se agitação magnética a partir de sistemas contendo 10% e 20% de DSPE-PEG possuem diâmetro hidrodinâmico menor (~ 25 nm a 60 nm) que os mesmos sistemas sem o fosfolipídio peguilado (~ 190 nm a 222 nm), demonstrando a relação entre a diminuição do tamanho e o aumento da quantidade de fosfolipídio peguilado e possível formação de estruturas micelares ou bicelares. O emprego de agitação em vórtex para hidratação do filme lipídico, adição do antioxidante -tocoferol e redução da concentração de DSPE-PEG (5% e 10%) levou à formação de sistemas com diâmetro hidrodinâmico maior, sendo esse protocolo e concentrações de PEG definidos como padrão. As análises de MET comprovaram a formação de lipossomas com diâmetro hidrodinâmico semelhante ao observado por DLS; com a utilização da criomicroscopia foi possível observar os lipossomas sem deformações. Os lipossomas de DMPC/DSPE-PEG 10% apresentaram maior permeabilidade à L-asparagina ao longo do tempo e, portanto, poderiam funcionar como nanoreatores, depletando o aminoácido da circulação. Estudos in vitro com células tumorais devem ser realizados e em seguida estudos in vivo, para confirmar este potencial.