Разработването на ефективни лечения за генетични белодробни заболявания като кистозна фиброза се оказа предизвикателство. Това може да не е така за дълго, тъй като учените разработват нов тип наночастици, които могат да пренасят технология за редактиране на гени директно в белите дробове на мишки.
С картографирането на човешкия геном и последващите проучвания за асоцииране на целия геном, свързващи определени генетични мутации с известни заболявания, фокусът на много изследвания е върху разработването на генни терапии, насочени към генетичните причини за заболяването.
Messenger RNA (mRNA) е сравнително нов терапевтичен агент, който се използва за предотвратяване и лечение на определени генетични заболявания. Но за да функционира ефективно в тялото, иРНК – която носи генетичната информация, която насочва клетките да произвеждат протеини – се нуждае от стабилна система за доставяне, която я предпазва от разграждане и й позволява да навлезе в клетките, за да достави своя полезен товар, променящ гените. Наночастиците се оказаха ефективни средства за доставяне на иРНК.
Въпреки това, доставянето на иРНК от наночастици има своите предизвикателства. Доставянето му до правилната част на тялото и избягването на ефекти върху други органи може да бъде трудно. Инжектираните наночастици вече са доказали ефективността си, когато са обвити в липидна (мастна) сфера, която предотвратява разграждането на иРНК и подобрява нейната способност за насочване към клетките. Изследователи от Масачузетския технологичен институт и Медицинския факултет на Университета на Масачузетс са разработили обещаваща липидна наночастица, която е насочена към белите дробове, където може да достави иРНК, променяща гените.
Изследователите са разработили наночастици, които включват положително заредена глава, която помага на частиците да взаимодействат с отрицателно заредена иРНК, и дълга липидна опашка, която помага на частиците да преминат през клетъчната мембрана в клетката. Те експериментираха със 72 главни групи и 10 липидни опашки с различни химични структури, преди да идентифицират структура на наночастици, която може да достигне до белите дробове.
След като ефективната структура на липидните наночастици беше открита, изследователите я тестваха върху мишки. Те откриха, че могат да използват наночастиците, за да доставят иРНК, кодираща компоненти за редактиране на гени CRISPR/Cas9, в белите дробове на животните, използвайки метод, наречен интратрахеална инстилация – въвеждане на вещество директно в трахеята (трахеята) – което позволява по-голям контрол на дозата от вдишването.
Доставените компоненти на CRISPR/Cas 9 „изрязват“ генетично кодиран стоп сигнал, включвайки ген за зелен флуоресцентен протеин и позволявайки на изследователите да определят какъв процент от белодробните клетки успешно експресират иРНК.
Изследователите установяват, че след една доза иРНК, около 40% от белодробните епителни клетки са били трансфектирани. Трансфекцията е процес на въвеждане на генетичен материал в клетка. Две дози иРНК повишават процента до повече от 50%, а три дози до 60%. Всяка от епителните клетки, които са ключови за лечението на белодробно заболяване – клубни клетки и ресничести клетки – бяха трансфектирани с около 15%.
„Това означава, че клетките, които успяхме да редактираме, наистина представляват интерес за белодробни заболявания“, каза Боуен Ли, водещ автор на изследването. „Този липид може да ни позволи да доставяме иРНК в белия дроб много по-ефективно от всяка друга система за доставяне, която е докладвана досега.“
Използването на липидни наночастици вместо адено-асоцииран вирус (AAV), друго средство, използвано за доставяне на генна терапия, осигури ясно предимство. Въпреки че е ефективен, AAV предизвиква имунен отговор в тялото, така че не може да се използва многократно върху едно и също лице. Липидните наночастици не предизвикват този имунен отговор, така че могат да се дават многократни дози, ако е необходимо.
Изследователите също установиха, че новите наночастици се разграждат бързо и се изчистват от белите дробове в рамките на няколко дни, като по този начин намаляват риска от възпаление. Тяхното развитие може в бъдеще да се използва за коригиране на генетичната мутация, която причинява кистозна фиброза и други генетични белодробни заболявания.
„Това е първата демонстрация на високоефективно доставяне на РНК до белите дробове на мишки“, каза Даниел Андерсън, съответният автор на изследването. „Надяваме се, че може да се използва за лечение или възстановяване на редица генетични заболявания, включително кистозна фиброза.”
Изследователският екип работи върху това да направи новите наночастици по-стабилни, така че да могат да се аерозолират и вдишват чрез пулверизатор, както и иРНК ваксина, която може да бъде доставена директно в белите дробове.
Изследването е публикувано в сп Природни биотехнологии.
източник: Новини от MIT
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
