Зітхнути з полегшенням: створено наночастинки, які можуть лікувати генетичні захворювання легень

Розроблено новий тип наночастинок, які можуть доставляти технологію генного редагування безпосередньо в легені, що може призвести до більш ефективного лікування генетичних захворювань легенів, таких як муковісцидоз. Попри труднощі, пов'язані з розробкою таких методів лікування, останні досягнення в галузі генної терапії спрямовані на усунення генетичних причин захворювань. Месенджерна РНК (мРНК) стала перспективним терапевтичним засобом для профілактики та лікування деяких генетичних захворювань, але для її доставки необхідна стабільна система, що захистить її від руйнування і дасть змогу проникнути в клітини. Наночастинки виявилися ефективним засобом доставки мРНК, пише New Atlas.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

З огляду на свої потенційні переваги, доставка мРНК за допомогою наночастинок пов'язана із певними труднощами. Наприклад, потрапляння в потрібну частину тіла при мінімальному впливі на інші органи. Поміщення наночастинок у ліпідну сферу раніше довело свою ефективність у запобіганні деградації мРНК і підвищенні її здатності націлюватися на клітини. У нещодавньому дослідженні вчені з Массачусетського технологічного інституту та Медичної школи Массачусетського університету розробили ліпідну наночастинку, яка обіцяє доставити генно-змінюючу мРНК спеціально в легені.

Дослідники розробили наночастинки з позитивно зарядженою головною групою для полегшення взаємодії з негативно зарядженою мРНК та довгим ліпідним хвостом для полегшення проникнення через клітинну мембрану. Після тестування 72 головних груп та 10 ліпідних хвостів з різними хімічними структурами, вони визначили склад наночастинок, які можуть успішно досягати легень.

Щоб перевірити ефективність ліпідної наночастинки, дослідники ввели її мишам за допомогою методу інтратрахеальної інстиляції, який передбачає введення речовини безпосередньо в трахею для досягнення більшого контролю дози, ніж під час інгаляції. Команда успішно використовувала наночастинки для доставки мРНК, що кодує компоненти редагування генів CRISPR/Cas9, у легені мишей.

Компоненти CRISPR/Cas9, доставлені ліпідною наночастинкою, змогли усунути генетично закодований стоп-сигнал, тим самим активувавши ген зеленого флуоресцентного білка. Це дало змогу дослідникам визначити відсоток клітин легень, які успішно експресували мРНК.

Дослідження показало, що одна доза мРНК призвела до трансфекції близько 40% епітеліальних клітин легень, що означає процес впровадження генетичного матеріалу в клітину. Дві дози збільшили цей відсоток до понад 50%, а три дози призвели до 60% трансфекції. Критичні епітеліальні клітини, що мають значення для лікування захворювань легенів, такі як клубочкові клітини та війчасті клітини, були трансфіковані приблизно на 15%.

За словами Боуена Лі, провідного автора дослідження: "Це означає, що клітини, які ми змогли відредагувати, справді становлять інтерес для лікування захворювань легенів. Цей ліпід може дозволити нам доставляти мРНК у легені набагато ефективніше, ніж будь-яка інша система доставки, про яку повідомлялося досі".

Використання ліпідних наночастинок замість адено-асоційованого вірусу (ААВ) як засобу доставки генної терапії дає значну перевагу. Хоча ААВ ефективний, він викликає імунну відповідь в організмі, що унеможливлює його повторне використання на одній і тій самій людині. Ліпідні наночастинки, навпаки, не викликають імунної відповіді, тож за потреби їх можна вводити багаторазово.

Крім того, дослідники виявили, що нові наночастинки швидко розпадаються та виводяться з легень протягом кількох днів, що зводить до мінімуму ризик запалення. У майбутньому їхня розробка може бути використана для виправлення генетичної мутації, відповідальної за муковісцидоз та інші генетичні захворювання легенів.

За словами Деніела Андерсона, відповідного автора дослідження: "Це перша демонстрація високоефективної доставки РНК у легені у мишей. Ми з оптимізмом дивимося на можливість її використання для лікування або виправлення цілої низки генетичних захворювань, включно з муковісцидозом".

Дослідницька група працює над підвищенням стабільності нових наночастинок, щоб уможливити їх аерозолювання та вдихання через небулайзер. Вони також вивчають можливість створення вакцини з мРНК, яка може бути доставлена безпосередньо в легені.

Раніше Фокус писав про запуск цього проєкту з вивчення можливості генної терапії. Вчені розповідали, як може допомогти така технологія і проти яких захворювань.