Îmbunătățirea stocării bufferelor ar putea conduce la terapii mRNA mai sigure
Cercetătorii de la Universitatea Texas din Austin au colaborat cu liderul farmaceutic Eli Lilly and Company pentru a descoperi informații noi despre nanoparticulele lipidice cu mRNA (LNP), tehnologia din spatele vaccinurilor COVID-19 și altor tratamente importante, și cum să o facă mai eficientă.
Studiul comun, care include și cercetători de la Universitatea Boston, se concentrează asupra modului în care terapiile cu mRNA-LNP sunt stocate și distribuite la nivel global, de obicei congelate, și cum aceste condiții influențează eficiența particulelor atunci când ajung la pacient. Alegerea „bufferelor de stocare” potrivite poate modela direct structura internă a nanoparticulei, ceea ce determină cât de eficient mRNA este livrat în celule și transformat în proteină. Această etapă critică determină, în cele din urmă, eficacitatea tratamentului, fie că este vorba de un vaccin sau de o terapie de editare genică.
„Studiul nostru arată că un aspect la fel de simplu precum soluția de stocare poate face o mare diferență în eficiența medicamentelor cu mRNA”, a declarat Alex Marras, profesor asistent în cadrul Departamentului de Inginerie Mecanică al Școlii Cockrell și unul dintre cercetătorii principali ai studiului publicat în ACS Nano. „Prin înțelegerea modului în care moleculele de buffer influențează nanostructura particulelor și interacțiunile lor cu compartimentele celulare, putem ajuta la crearea unor terapii mai stabile și eficiente, chiar și după ce au fost congelate și transportate în întreaga lume.”
Nanoparticulele lipidice, cunoscute sub numele de transportatori mRNA, livrează instrucțiuni genetice în celule, determinându-le să producă proteine care tratează sau previn boli. Această sistemă, spun cercetătorii, este standardul de aur pentru livrarea RNA terapeutic, dar se confruntă în continuare cu provocări.
Soluția buffer este utilizată pentru a menține stabilitatea acestor nanoparticule în timpul congelării și transportului, dar aceasta a fost o provocare semnificativă, deoarece aceste vehicule nanoparticulare pot fi sensibile la modificări ale proprietăților precum dimensiunea, uniformitatea sau capacitatea de a encapsula cargo-ul terapeutic cu mRNA.
Echipa de cercetare a analizat cum diferite soluții buffer — în special Tris, histidină și citrat — afectează structura internă, stabilitatea și eficiența livrării mRNA-LNP. Experimentele lor au arătat că tipul și concentrația buffer-ului influențează nu doar cât de bine supraviețuiesc nanoparticulele congelării și decongelării, ci și modificările structurale pe care le suferă particulele în timpul livrării, care controlează cât de eficient livrează mRNA în celule.
Bufferul de citrat a ajutat nanoparticulele să livreze mRNA mai eficient atunci când au fost stocate în frigider, dar nu a putut să le protejeze în timpul congelării. Bufferul Tris a îmbunătățit potența după congelare și decongelare, păstrând stabilitatea, structura internă dorită și livrarea mRNA.
„Aceste nanoparticule lipidice protejează mRNA și ajută la livrarea acestuia în celule, dar nanoparticulele însele sunt de asemenea sensibile la mediul de stocare”, a afirmat Meysam Mohammadi-Zerankeshi, student la doctorat în laboratorul lui Marras și primul autor al noului articol. „Dacă devin instabile în timpul congelării și decongelării, ele pot aglomera sau pot pierde cargo-ul lor, reducând eficiența livrării, iar tratamentele nu funcționează.”
Colaborările lui Marras cu Lilly, care durează de câțiva ani în colaborare cu profesorul de inginerie chimică Keith Johnston de la UT Austin și includ alte proiecte axate pe anticorpi și siRNA, au oferit cercetătorilor acces la instrumente suplimentare și mostre relevante din punct de vedere farmaceutic. Aceste oportunități le-au permis să realizeze mai multe decât ar fi putut în mediul academic, în principal în scalarea sintezei nanoparticulelor și testarea lor pe patru linii celulare umane.
Adăugarea înțelegerii mecanice a interacțiunilor RNA-lipid în LNP-uri prin colaborarea academică permite lui Lilly să proiecteze mai bine terapiile. Prin optimizarea bufferelor de stocare, producătorii pot crea vaccinuri și tratamente cu mRNA mai robuste, asigurându-se că pacienții primesc întreaga beneficie a acestor medicamente. Chiar și cele mai bune vaccinuri cu mRNA, precum vaccinul COVID, au încă multe oportunități de îmbunătățire. Aproximativ 5-10% din mRNA este livrat corespunzător țintei. Orice îmbunătățire în acest sens ar putea reduce efectele secundare ale acestor terapii.
O modalitate de a depăși livrarea ineficientă este pur și simplu să se administreze mai mult material, dar dozele mai mari pot, de asemenea, să crească efectele secundare. Aceasta este o parte din motivul pentru care s-ar putea să te simți rău timp de o zi sau două după un vaccin cu RNA. Dacă putem face aceste nanoparticule mai eficiente, s-ar putea să putem atinge același efect terapeutic cu o doză mai mică, reducând potențial efectele secundare și făcând aceste tratamente mai ușoare pentru pacienți.
