Вздохнуть с облегчением: созданы наночастицы, которые могут лечить генетические заболевания легких

Разработан новый тип наночастиц, которые могут доставлять технологию генного редактирования непосредственно в легкие, что может привести к более эффективному лечению генетических заболеваний легких, таких как муковисцидоз. Несмотря на трудности, связанные с разработкой таких методов лечения, последние достижения в области генной терапии направлены на устранение генетических причин заболеваний. Мессенджерная РНК (мРНК) стала перспективным терапевтическим средством для профилактики и лечения некоторых генетических заболеваний, но для ее доставки необходима стабильная система, которая защитит ее от разрушения и позволит проникнуть в клетки. Наночастицы оказались эффективным средством доставки мРНК, пишет New Atlas.

В Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и интересные новости из мира науки!

Несмотря на свои потенциальные преимущества, доставка мРНК с помощью наночастиц сопряжена с определенными трудностями. Например, попадание в нужную часть тела при минимальном воздействии на другие органы. Заключение наночастиц в липидную сферу ранее доказало свою эффективность в предотвращении деградации мРНК и повышении ее способности нацеливаться на клетки. В недавнем исследовании ученые из Массачусетского технологического института и Медицинской школы Массачусетского университета разработали липидную наночастицу, которая обещает доставить генно-изменяющую мРНК специально в легкие.

Исследователи разработали наночастицы с положительно заряженной головной группой для облегчения взаимодействия с отрицательно заряженной мРНК и длинным липидным хвостом для облегчения проникновения через клеточную мембрану. После тестирования 72 головных групп и 10 липидных хвостов с различными химическими структурами, они определили состав наночастиц, которые могут успешно достигать легких.

Чтобы проверить эффективность липидной наночастицы, исследователи ввели ее мышам с помощью метода интратрахеальной инстилляции, который предполагает введение вещества непосредственно в трахею для достижения большего контроля дозы, чем при ингаляции. Команда успешно использовала наночастицы для доставки мРНК, кодирующей компоненты редактирования генов CRISPR/Cas9, в легкие мышей.

Компоненты CRISPR/Cas9, доставленные липидной наночастицей, смогли устранить генетически закодированный стоп-сигнал, тем самым активировав ген зеленого флуоресцентного белка. Это позволило исследователям определить процент клеток легких, которые успешно экспрессировали мРНК.

Исследование показало, что одна доза мРНК привела к трансфекции около 40% эпителиальных клеток легких, что означает процесс внедрения генетического материала в клетку. Две дозы увеличили этот процент до более 50%, а три дозы привели к 60% трансфекции. Критические эпителиальные клетки, имеющие значение для лечения заболеваний легких, такие как клубочковые клетки и реснитчатые клетки, были трансфецированы примерно на 15%.

По словам Боуэна Ли, ведущего автора исследования: "Это означает, что клетки, которые мы смогли отредактировать, действительно представляют интерес для лечения заболеваний легких. Этот липид может позволить нам доставлять мРНК в легкие гораздо эффективнее, чем любая другая система доставки, о которой сообщалось до сих пор".

Использование липидных наночастиц вместо адено-ассоциированного вируса (ААВ) в качестве средства доставки генной терапии дает значительное преимущество. Хотя ААВ эффективен, он вызывает иммунный ответ в организме, что исключает его повторное использование на одном и том же человеке. Липидные наночастицы, напротив, не вызывают иммунного ответа, поэтому при необходимости их можно вводить многократно.

Кроме того, исследователи обнаружили, что новые наночастицы быстро распадаются и выводятся из легких в течение нескольких дней, что сводит к минимуму риск воспаления. В будущем их разработка может быть использована для исправления генетической мутации, ответственной за муковисцидоз и другие генетические заболевания легких.

По словам Дэниела Андерсона, соответствующего автора исследования: "Это первая демонстрация высокоэффективной доставки РНК в легкие у мышей. Мы с оптимизмом смотрим на возможность ее использования для лечения или исправления целого ряда генетических заболеваний, включая муковисцидоз".

Исследовательская группа работает над повышением стабильности новых наночастиц, чтобы сделать возможным их аэрозолирование и вдыхание через небулайзер. Они также изучают возможность создания вакцины с мРНК, которая может быть доставлена непосредственно в легкие.

Ранее Фокус писал о запуске этого проекта по изучению возможности генной терапии. Ученые рассказывали, каким образом может помочь такая технология и против каких заболеваний.