Relatórios de Estágio e Monografia intitulada “O Papel do RNA na Biologia Sintética: Processos de Síntese e Controlo de RNA e o Uso na Terapêutica”

Abstract

A biologia sintética é um campo da ciência, que engloba diferentes áreas do conhecimento, com o objetivo de redesenhar microrganismos para aplicações biotecnológicas. Apesar deste termo já ser conhecido desde o início do século XX, foi apenas durante as últimas décadas, que ganhou particular destaque, o qual deveu-se ao reconhecimento da importância da molécula de RNA no organismo. A versatilidade da molécula de RNA surgiu com a descoberta do RNA regulatório, ou seja, o RNA não codificante e no modo como este influencia a homeostase do organismo, traduzindo-se numa aposta e investimento na produção de sofisticados sistemas biológicos programáveis e de novas terapêuticas, com base nesta molécula.O RNA não codificante pode ser dividido em diferentes categorias. No entanto, esta monografia tem como principal foco o RNA de interferência, designadamente o microRNA e o siRNA, importantes na regulação genética. Recentemente, estes tem vindo a ser investigados como uma potencial classe de novos agentes terapêuticos, com a aplicação numa ampla gama de doenças infeciosas e na área oncológica. Apesar destas duas moléculas compartilharem algumas semelhanças, nomeadamente a nível da estrutura e função, estas apresentam algumas diferenças, no que diz respeito à aplicação clínica e nos respetivos mecanismos de ação. Assim, estas características, bem como as propriedades físico-químicas e estratégia de entrega destas moléculas nas células alvo, vão ser discutidas ao longo do trabalho.Atualmente, outra grande aplicação do RNA é no desenvolvimento de vacinas baseada em RNA mensageiro, as quais foram alvo de um crescimento exponencial devido à rapidez com que foram desenvolvidas e aprovadas para a prevenção de SARS-COV-2. A entrega dos vários tipos de RNA mencionados nas células é um dos principais obstáculos desta tecnologia. Daí a importância da implementação da nanotecnologia, nomeadamente das nanopartículas lipídicas, as quais permitem, entre outros fatores encapsular os ácidos nucleicos, conferindo-lhes proteção, o que se traduz posteriormente num aumento da biodisponibilidade.

Synthetic biology is a field of science, which encompasses different areas of knowledge, with the aim of redesigning microorganisms for biotechnological applications. Although this term has been known since the beginning of the 20th century, it was only during the last decades that it gained particular prominence, which was due to the recognition of the importance of the RNA molecule in the organism.The versatility of the RNA molecule emerged with the discovery of regulatory RNA, that is, non-coding RNA, and the way in which it influences the homeostasis of the organism, which resulted in a commitment and investment in the production of sophisticated programmable biological systems and new therapies, based on this molecule.Non-coding RNA can be divided into different categories. However, this monograph focuses mainly on interfering RNA, namely microRNA and siRNA, which are important in gene regulation. Recently, these have been investigated as a potential class of new therapeutic agents, with application in a wide range of infectious diseases and in oncology. Although these two molecules share some similarities, namely in terms of structure and function, they present some differences, with regard to clinical application and the respective mechanisms of action. Thus, these characteristics, as well as the physicochemical properties and delivery strategy of these molecules to target cells, will be discussed throughout the paper.Currently, another major application of RNA is in the development of vaccines based on messenger RNA, which have experienced exponential growth due to the speed with which they were developed and approved for the prevention of SARS-COV-2. The delivery of the various types of RNA previously mentioned in the cells is one of the main obstacles of this technology. Hence the importance of implementing nanotechnology, namely lipid nanoparticles, which, among other factors, allow to encapsulate nucleic acids, providing them with protection, which subsequently translates into an increase in bioavailability.