Terapie siRNA są obiecujące w leczeniu chorób takich jak rak i zaburzenia genetyczne, ale ich skuteczność zależy od prawidłowego dostarczenia. Niedawne badanie wykazało, że kluczem do sukcesu jest metoda mieszania siRNA z nanocząsteczkami lipidowymi (LNP). Wykorzystując NMR i rozpraszanie promieni rentgenowskich pod małym kątem (SAXS), naukowcy odkryli, że różne metody przygotowania wpływają na strukturę wewnętrzną i dystrybucję siRNA w LNP, wpływając na ich potencjał terapeutyczny. Optymalizacja tych metod może zwiększyć skuteczność LNP obciążonych siRNA.
Małe interferujące cząsteczki RNA (siRNA) mają ogromny potencjał w leczeniu chorób poprzez wyciszanie określonych genów. Zamknięty w nanocząsteczkach lipidowych (LNP) siRNA może być skutecznie dostarczany do komórek docelowych. Jednakże skuteczność tych terapii zależy od wewnętrznej struktury LNP, która może znacząco wpływać na ich zdolność do dostarczania siRNA. Tradycyjne metody często nie zapewniają szczegółowych informacji molekularnych potrzebnych do dopracowania projektu LNP w celu uzyskania optymalnej skuteczności terapeutycznej.
Badanie opublikowane w Dziennik kontrolowanego wydania 2 sierpnia 2024 r., prowadzone przez adiunkta Keisuke Uedę z Graduate School of Pharmaceutical Sciences na Uniwersytecie Chiba, przedstawia nowatorskie podejście do ulepszania LNP obciążonych siRNA. Wykorzystując charakterystykę poziomu molekularnego opartą na NMR, w badaniu zbadano, w jaki sposób różne metody mieszania siRNA wpływają na jednorodność i stan molekularny siRNA w LNP. Współautorem tego badania jest dr Hidetaka Akita z Graduate School of Pharmaceutical Sciences na Uniwersytecie Tohoku; dr Kenjirou Higashi z Wyższej Szkoły Nauk Farmaceutycznych Uniwersytetu Chiba; oraz dr Kunikazu Moribe (ostatni autor) z Graduate School of Pharmaceutical Sciences na Uniwersytecie Chiba.
„NMR pozwoliło nam zajrzeć do wnętrza tych nanocząstek na poziomie molekularnym, ujawniając zawiłe szczegóły dystrybucji siRNA w rdzeniu LNP. Ten poziom wglądu jest kluczowy dla zrozumienia i optymalizacji formuł LNP” – powiedział dr Ueda.
Zespół porównał trzy metody przygotowania LNP obciążonych siRNA, aby zrozumieć ich wpływ na strukturę molekularną i skuteczność wyciszania genów. Metody obejmowały wstępne mieszanie, podczas którego siRNA i lipidy łączono przy użyciu mieszalnika mikroprzepływowego; post-miksowanie (A), gdzie siRNA zmieszano z pustymi LNP w warunkach kwasowych z etanolem; i późniejsze mieszanie (B), gdzie siRNA zmieszano z pustymi LNP w warunkach kwasowych bez etanolu.
Chociaż wszystkimi trzema metodami uzyskano LNP o stałym rozmiarze około 50 nm i utrzymano stały stosunek siRNA do zawartości lipidów, rozkład siRNA w LNP różnił się znacząco. Metoda wstępnego mieszania, podczas której siRNA i lipidy są mieszane jednocześnie, spowodowała bardziej równomierny rozkład siRNA w LNP. Natomiast metoda późniejszego mieszania, w której siRNA dodaje się do wcześniej utworzonych LNP, doprowadziła do niejednorodnego rozkładu z regionami o wysokim i niskim stężeniu siRNA.
„Ta heterogeniczność może znacząco wpłynąć na wyciszający efekt siRNA. LNP o bardziej równomiernym rozkładzie siRNA z większym prawdopodobieństwem skutecznie dostarczą swój ładunek terapeutyczny do komórek docelowych. To podkreśla kluczową potrzebę optymalizacji warunków przygotowania w celu poprawy wyników terapeutycznych” – wyjaśnia dr .
Odkrycia wskazują, że wstępnie zmieszane LNP wykazują lepsze działanie wyciszające geny. W tych LNP lipidy ulegające jonizacji były ściślej powiązane z siRNA, tworząc ułożoną strukturę dwuwarstwową, która wzmacniała wyciszanie genów. Natomiast post-miksowane LNP wykazywały bardziej niejednorodną strukturę, prawdopodobnie utrudniając ich zdolność do łączenia się z błonami komórkowymi i zmniejszając ich skuteczność terapeutyczną.
„Badania te mogą poprawić jakość życia ludzi poprzez ulepszenie terapii genowych i leków opartych na RNA. Optymalizując sposób dostarczania siRNA przy użyciu nanocząstek lipidowych (LNP), leczenie chorób takich jak rak, zaburzenia genetyczne i infekcje wirusowe mogłoby stać się skuteczniejsze. Ponadto mogłoby poprawić skuteczność i bezpieczeństwo szczepionek RNA, takich jak te stosowane w leczeniu Covid-19, zwiększając ich stabilność i ograniczając skutki uboczne. Ogólnie rzecz biorąc, badanie to może potencjalnie doprowadzić do opracowania skuteczniejszych i bezpieczniejszych terapii dla pacjentów” – dodaje dr. Ueda.
Patrząc w przyszłość, postępy te mogą przyczynić się do rozwoju bardziej spersonalizowanej medycyny, obejmującej leczenie dostosowane do konkretnego pacjenta. Ulepszone systemy dostarczania leków mogłyby również obniżyć koszty i zwiększyć dostęp do innowacyjnych terapii, z korzyścią dla szerszej populacji.
