Publication
Novel Excipient Candidates for RNA Stabilization
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia | por |
| dc.contributor.advisor | Sousa, Fani Pereira de | |
| dc.contributor.advisor | Martins, Mara Guadalupe Freire | |
| dc.contributor.author | Oliveira, Sofia Pereira | |
| dc.date.accessioned | 2021-12-23T14:16:58Z | |
| dc.date.available | 2023-01-29T01:30:19Z | |
| dc.date.issued | 2021-03-12 | |
| dc.date.submitted | 2021-01-29 | |
| dc.description.abstract | Until recently, the study of therapies using the RNA molecule as a therapeutic agent was considerably low when compared to therapies using DNA and proteins. For a long time, the RNA molecule was considered as a mere intermediary in the production of proteins. More recently, the study of the RNA molecule has led to a better understanding of its function, thus bringing a new perspective to potential therapeutic applications of this molecule. The use of therapeutic RNAs namely, mRNAs and microRNAs has been increasing, especially due to the recent use of mRNA in vaccination against COVID-19. One of the limitations in the use of mRNA vaccines, which has seen a lot of discussion, is the temperature at which they have to be stored, in order to maintain vaccine stability and effectiveness. This reveals the importance and urgency in identifying compounds capable of stabilizing the RNA molecule in order to facilitate, the storage and handling, while maintaining its biological activity. Taking into account the growing research in the therapeutic RNAs field, identifying stabilizers might have an impact when working with other RNA molecules with different applications. In the present work, Circular Dichroism (CD) assays were performed to assess the stability of the RNA structure, after incubation with different categories of excipients, namely amino acids (arginine and glycine), ionic liquids (N-acetyl amino acid N-alkyl cholinium-based ILs), sugars (glucose, sucrose and trehalose) and Deep Eutectic Solvents (DES) (glucose-based DES and trehalose-based DES). These studies also involved the assessment of stability over time (0, 7, 15, 30 and 60 days) at different storage temperatures (4 ° C and room temperature). In general, the results obtained demonstrate the potential of amino acids to stabilize RNA, for 60 days of storage at both temperatures. Moreover, the samples stabilized by the new excipient candidates also demonstrated great potential, taking into account that the samples stabilized by trehalose-based DES not only maintained their stability after 60 days at both temperatures, but also increased the melting temperature by around 18 °C. Data gathered by molecular docking simulations allowed for a better understanding of the interactions that happen between DES and RNA and which of the compounds might have a higher contribution for the RNA stabilization. Results using amino acid-based ionic liquids as stabilizers were also very encouraging, as most of the samples tested maintained stability over the testing period at both temperatures. Considering the results obtained, these confirm the stabilizing capacity of the classes already used as excipients and the potential of new classes as RNA stabilizers. Thus opening the door to new possibilities for formulating therapeutic products. | eng |
| dc.description.abstract | Até recentemente, o estudo de terapias usando a molécula de RNA como agente terapêutico era consideravelmente reduzido, quando comparado com terapias usando DNA e proteínas. A molécula de RNA era considerada como um mero intermediário na produção de proteínas. Mais recentemente, o estudo da molécula de RNA levou à identificação de outras funções, trazendo uma nova perspetiva para a potencial aplicação terapêutica desta molécula. A utilização de RNAs terapêuticos nomeadamente, os mRNAs e microRNAs tem vindo a aumentar, especialmente devido ao uso recente do mRNA na vacinação contra a COVID-19. Uma das principais limitações na distribuição global e utilização das vacinas de mRNA, que muito tem sido discutida, é a temperatura de armazenamento necessária à manutenção de estabilidade e eficácia da vacina. Isto revela a importância e urgência na identificação de compostos capazes de estabilizar a molécula de RNA de modo a facilitar, o seu armazenamento e distribuição, garantindo a sua atividade biológica. Considerando a crescente investigação na área dos RNAs terapêuticos, a identificação de estabilizadores pode ter um impacto transversal e alargado a outras moléculas de RNA, com diferentes aplicações. No presente trabalho foram realizados ensaios de Dicroísmo Circular (CD) para avaliar a estabilidade da estrutura do RNA, após a incubação com diferentes categorias de excipientes, nomeadamente aminoácidos (arginina e glicina), líquidos iónicos (Nacetyl amino acid N-alkyl cholinium-based), açúcares (glucose, sacarose e trealose) e Deep Eutectic Solvents (DES) (glucose-based DES e trehalose-based DES). Os estudos de estabilidade envolveram também a avaliação da estabilidade de um RNA modelo ao longo do tempo (0, 7, 15, 30 e 60 dias) e também quando armazenado a diferentes temperaturas (4°C e temperatura ambiente). De uma maneira geral os resultados obtidos demonstraram a possibilidade de estabilizar o RNA na presença de aminoácidos, durante os 60 dias de armazenamento, quer a 4°C quer à temperatura ambiente. As novas classes de estabilizadores também demonstraram grande potencial, tendo em conta que as amostras estabilizadas por DES composto por trehalose e colina mantiveram a sua estabilidade após os 60 dias de armazenamento, a ambas as temperaturas, com um aumento da temperatura de melting de cerca de 18 °C. Os resultados obtidos por docking molecular permitiram um melhor entendimento das interações estabelecidas entre os DES e a molécula de RNA, permitindo estimar qual dos componentes do DES é que apresenta uma maior contribuição para a estabilização global da molécula de RNA. Outra das novas classes estudadas foram os líquidos iónicos com aminoácidos acetilados que também demonstraram resultados encorajadores. Neste caso, grande parte das amostras de RNA manteve a estabilidade ao longo do tempo, para ambas as temperaturas, demonstrando assim uma melhoria relativamente à amostra de RNA sem estabilizadores. Considerando os resultados obtidos, foi possível confirmar a possibilidade de estabilizar RNA usando alguns excipientes já estabelecidos e verificar o potencial de novas classes na indução da estabilidade desta molécula por um tempo médio de armazenamento à temperatura ambiente ou em refrigeração a 4 °C. Com este trabalho, criam-se novas perspetivas e novas possibilidades de formulação de produtos terapêuticos de base génica. | por |
| dc.identifier.tid | 202832295 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.6/11495 | |
| dc.language.iso | eng | por |
| dc.subject | Des | por |
| dc.subject | Dicroísmo Circular | por |
| dc.subject | Estabilidade | por |
| dc.subject | Il | por |
| dc.subject | Rna | por |
| dc.title | Novel Excipient Candidates for RNA Stabilization | por |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/FCT/9471 - RIDTI/PTDC%2FBII-BBF%2F29496%2F2017/PT | |
| oaire.fundingStream | 9471 - RIDTI | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100001871 | |
| project.funder.name | Fundação para a Ciência e a Tecnologia | |
| rcaap.embargofct | contem dados temporariamente confidenciais | por |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | por |
| relation.isProjectOfPublication | 73c33ee3-c2fc-42ab-a3eb-f9c988dbe88c | |
| relation.isProjectOfPublication.latestForDiscovery | 73c33ee3-c2fc-42ab-a3eb-f9c988dbe88c | |
| thesis.degree.name | 2º Ciclo em Biotecnologia | por |
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