Veziculele de celule roșii inginerizate îmbunătățesc livrarea terapiilor genice
Celulele roșii servesc ca bază pentru nanocarrieri promițători într-un studiu recent, având potențialul de a deveni vehicule eficiente pentru terapia genică, țintirea tumorilor și alte tratamente medicale.
O echipă de cercetători de la Ohio State University a demonstrat că veziculele extracelulare inginerizate pot evita celulele imunității și pot ținti celulele canceroase, două capacități ce ar putea îmbunătăți livrarea terapiilor viitoare.
Tehnologia oferă o flexibilitate excepțională: prin asamblarea veziculelor din lipide de celule roșii folosind microfluidica, cercetătorii au putut să ambaleze sarcini variate, de la material genetic și proteine până la viruși întregi utilizați în terapia genică.
În experimentele pe șoareci, veziculele inginerizate au rămas în circulație și s-au distribuit în mai multe organe, în modele asemănătoare cu cele ale veziculelor extracelulare naturale, cu o acumulare notabilă în plămâni.
Deși cercetătorii au început cu ideea de a crea dispozitive de livrare din vezicule extracelulare naturale generate de celulele roșii, au întâmpinat limitări în încercările de a scala producția și flexibilitatea încărcării sarcinilor. Astfel, au apelat la tehnici de inginerie pentru a îmbunătăți ceea ce natura a oferit.
„În ceea ce privește compoziția lipidică, acestea se potrivesc foarte bine cu ceea ce ar avea veziculele extracelulare naturale provenite din celulele roșii. Păstrăm câteva dintre avantajele biologice excelente pe care aceste particule le au, deoarece sunt foarte biocompatibile”, a declarat Eduardo Reátegui.
Celulele sursă pentru lipide sunt celule roșii expirate obținute din laboratorul lui Andre Palmer.
„Întotdeauna purificăm hemoglobina din celulele roșii expirate”, a spus Palmer. „Abordarea este foarte sustenabilă, deoarece aceste celule roșii expirate ar fi aruncate, deoarece nu pot fi transfuzate pacienților.”
Reátegui, Palmer și colegii lor au descris platforma într-un studiu recent publicat în jurnalul Advanced Healthcare Materials.
Veziculele extracelulare (EVs) sunt particule mici, ce conțin sarcini, care apar din celule pentru a transporta semnale către alte celule. Se știe că EVs contribuie atât la sănătate, cât și la boală, iar echipa de la Ohio State a investigat modul în care EVs inginerizate pot fi utilizate în diverse aplicații medicale.
Pe lângă biocompatibilitatea oferită de lipidele celulelor roșii, microfluidica permite încorporarea sarcinilor terapeutice pe măsură ce veziculele se formează, eliminând necesitatea unor etape separate de încărcare a sarcinilor ulterior.
„Nu spunem că procesul nostru este mai bun. Afirmăm că avem mult mai multă controlabilitate în ceea ce privește compoziția pe care dorim ca această veziculă inginerizată să o aibă”, a spus Reátegui.
Experimentele au arătat că atașarea unui peptide CD47 la suprafața exterioară a transportatorilor îi protejează de a fi confundați cu patogeni și înghițiți de macrofage.
Echipa a demonstrat, de asemenea, că veziculele pot fi inginerizate pentru a ținti tumorile prin adăugarea de molecule de recunoaștere PD-L1, inclusiv nanobody-uri anti-PD-L1 dezvoltate în laboratorul lui Blaise Kimmel, și prin demonstrarea absorbției preferențiale a veziculelor etichetate cu anti-PD-L1 în tumorile de cancer mamar pozitive pentru PD-L1, care sunt adesea țintite de imunoterapie.
Cercetătorii au afirmat că aceste EVs inginerizate ar putea funcționa similar cu terapiile CAR T-cell pentru cancer, care sunt realizate din celulele T ale sistemului imunitar al pacientului.
„Ar putea fi o modalitate unică de a folosi lipidele celulelor roșii ale unei persoane pentru a encapsula materiale terapeutice care ar putea fi livrate înapoi acelui pacient pentru a potențial vindeca o boală”, a spus Palmer.
Metoda de microfluidică permite, de asemenea, includerea unor molecule relativ mari, cum ar fi proteine întregi sau chiar un virus asociat cu adenovirusul (AAV) – sistemul de livrare stabilit pentru multe terapii genice. Encapsularea unui AAV terapeutic într-o veziculă extracelulară inginerizată din celule roșii etichetată cu peptide CD47 ar putea reduce șansele de a declanșa un răspuns imun, a spus Reátegui.
„Gândul nostru a fost să luăm aceste particule AAV și să le encapsulăm în vezicule extracelulare inginerizate din celule roșii. Am testat dacă terapia genică ar funcționa în continuare și ar fi livrat în celule, și am arătat că da. De asemenea, am demonstrat că AAV-urile ar fi protejate de anticorpi neutralizanți”, a explicat el.
Cu platforma în loc, cercetătorii își propun să se concentreze pe terapia genică și livrarea de terapii selectate, în special cele care valorifică afinitatea EV-urilor pentru plămâni.
