Nanocząsteczki lipidowe zaprojektowane specjalnie pod kątem działania na trzustkę w modelu myszy

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Artystyczna reprezentacja lipidu nanocząstka zawierające mRNA. *kredyt:*iStock

Terapeutyki wykorzystujące mRNA – jak niektóre szczepionki przeciwko COVID-19 – mają ogromny potencjał w zapobieganiu i leczeniu wielu chorób. Te środki terapeutyczne działają poprzez przenoszenie „instrukcji” mRNA do komórek docelowych, dostarczając im planu tworzenia określonych białek. Białka te mogą pomóc tkankom w regeneracji, zastąpić źle funkcjonujące białka lub wywołać odpowiedź immunologiczną, zapewniając różnorodne strategie leczenia.

Jednak środek terapeutyczny jest użyteczny tylko wtedy, gdy może osiągnąć swój cel. MRNA jest zwykle pakowany w nanocząsteczkę lipidową, która utrzymuje delikatny ładunek w stanie nienaruszonym, aż dotrze do miejsca docelowego. Na obecnym etapie badań nanocząsteczki lipidowe wypełnione mRNA zazwyczaj docierają do zaledwie kilku typów komórek, takich jak komórki układu odpornościowego oraz komórki wątroby lub śledziony. Zaprojektowanie takich nanocząstek lipidowych, które mogą docierać do trudno dostępnych narządów, takich jak serce czy trzustka, może zrewolucjonizować opcje leczenia szerokiego zakresu schorzeń.

W odpowiedzi na tę potrzebę naukowcy z Carnegie Mellon University opracowują nanocząsteczki lipidowe, które mają przenosić mRNA specyficznie do trzustki. Ich badanie na myszach, opublikowane niedawno w Science Advances, może utorować drogę nowym terapiom trudnych do leczenia chorób trzustki, takich jak cukrzyca i rak.

„Nanocząsteczki lipidów to zasadniczo małe kulki tłuszczu, a tłuszcze mają wszelkiego rodzaju właściwości chemiczne, które mogą wpływać na ich zdolność do przemieszczania się po ciele i atakowania określonych narządów” – wyjaśniła dr Luisa Russell, dyrektor programowy w Division of Discovery Science & Technology w National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB). „Optymalizując te cząsteczki tłuszczu i badając alternatywne drogi dostarczania leków, autorzy badania byli w stanie zaprojektować nanocząsteczkę lipidową, która może bezpiecznie dostarczać mRNA do tkanki trzustkowej myszy”.

Obecne drogi dostarczania leków mRNA obejmują wstrzyknięcie domięśniowe (stosowane w szczepionkach przeciwko COVID-19) i podawanie dożylne (stosowane w niektórych eksperymentalnych lekach przeciwnowotworowych). Jako pierwszy krok w kierunku ukierunkowanego dostarczania, autorzy badania chcieli wiedzieć, czy inna droga podania może pomóc w dostarczeniu ładunku mRNA bezpośrednio do trzustki. Badali dostarczanie mRNA poprzez wstrzyknięcie dootrzewnowe, które polega na wstrzyknięciu leku bezpośrednio do płynu otaczającego narządy jamy otrzewnej (w tym nerki, jelita i trzustkę).

„Chociaż wstrzyknięcie dootrzewnowe nie jest powszechnie stosowane u ludzi, ten rodzaj podawania jest stosowany klinicznie w przypadku niektórych trudnych do leczenia chorób, takich jak rak jajnika” – powiedziała starsza autorka badań, dr Kathryn Whitehead, profesor na Uniwersytecie Carnegie Mellon. „W przypadku bardzo poważnych chorób trzustki korzyści płynące ze wstrzyknięcia dootrzewnowego przewyższają ryzyko”.

Naukowcy spakowali instrukcje mRNA dla lucyferazy świetlika – białka bioluminescencyjnego często używanego w badaniach – do nanocząsteczek lipidowych, a następnie wstrzyknęli je myszom dożylnie lub dootrzewnowo. Używając świecącej lucyferazy świetlika, aby zobaczyć, gdzie przemieścił się mRNA, odkryli, że wstrzyknięcie dootrzewnowe skutkowało bardziej obfitym i bardziej specyficznym dostarczaniem do trzustki w porównaniu z wstrzyknięciem dożylnym.

Następnie naukowcy przystąpili do optymalizacji składu cząsteczek tłuszczu, z których składa się nanocząsteczka. Różne tłuszcze mają unikalne właściwości chemiczne – takie jak rozmiar, ładunek elektryczny i hydrofobowość – które mogą wpływać na to, co stanie się z nanocząsteczką po jej wejściu do organizmu. Jeden rodzaj stosowanej cząsteczki tłuszczu nazywany jest „lipidem pomocniczym”, nazwany tak, ponieważ pomaga stabilizować nanocząsteczkę i poprawia jej siłę działania. Naukowcy chcieli wiedzieć, czy zmiana ładunku lipidu pomocniczego może wpłynąć na celowanie nanocząstki i skierować ją w stronę trzustki. Po wypróbowaniu różnych kompozycji nanocząstek naukowcy odkryli kombinację lipidów, która poprawiła celowanie w trzustkę u myszy.

„W ciągu ostatnich kilku lat znacznie bardziej doceniono sposób, w jaki lipidy w nanocząstkach mogą przekierowywać dostarczanie mRNA do różnych komórek i narządów” – powiedziała dr Jilian Melamed, doktor habilitowana na University of Pennsylvania, autorka pierwszego badania. „Dokładne sposoby, w jakie chemia lipidów wpływa na siłę i specyficzność nanocząstek, wciąż są odkrywane i wciąż pracujemy nad zrozumieniem, w jaki sposób poszczególne składniki lipidów wpływają na ogólne dostarczanie mRNA”.

Kiedy autorzy zbadali, gdzie dokładnie ich zoptymalizowane nanocząsteczki trafiają do trzustki, byli zaskoczeni odkryciem, że mRNA występuje w największej ilości w komórkach wysp trzustkowych, które stanowią zaledwie 1–2% całkowitej tkanki trzustki. Komórki wysp trzustkowych są odpowiedzialne za wytwarzanie hormonów kontrolujących poziom glukozy we krwi (takich jak insulina). Takie specyficzne ukierunkowanie może mieć potencjalne dalsze zastosowania kliniczne.

„Wraz z dalszym rozwojem nasze badania mogą doprowadzić do stworzenia terapii na cukrzycę lub niektóre rodzaje raka trzustki” – powiedział Whitehead. „Te potencjalne metody leczenia wymagałyby jednak dalszych badań przedklinicznych przed przejściem do badań klinicznych”.

Źródło/Źródło obrazu

.wordads-ad-wrapper {display:none;czcionka: normalna 11px Arial, bezszeryfowa;odstępy między literami: 1px;dekoracja-tekstu: brak;szerokość: 100%;margines: 25px auto;wypełnienie: 0;}.wordads -ad-title {margines dolny: 5px;}.wordads-ad-controls {margines górny: 5px;wyrównanie tekstu: prawy;}.wordads-ad-controls span {kursor: wskaźnik;}.wordads-ad { szerokość: fit-content; margines: 0 auto;}