Пациенты с заболеванием легких могут получить облегчение, вдыхая молекулы матричной РНК.
Энн Трафтон | Офис новостей Массачусетского технологического института
Мессенджер РНК, которая может индуцировать клетки для производства терапевтических белков, имеет большие перспективы для лечения различных заболеваний. До сих пор самым большим препятствием для этого подхода был поиск безопасных и эффективных способов доставки молекул мРНК в клетки-мишени.
В целях продвижения, которое может привести к новым методам лечения заболеваний легких, исследователи Массачусетского технологического института разработали вдыхаемую форму мРНК. По словам исследователей, этот аэрозоль можно вводить непосредственно в легкие для лечения таких заболеваний, как муковисцидоз.
«Мы думаем, что способность доставлять мРНК с помощью ингаляции может позволить нам лечить ряд различных заболеваний легких», - говорит Дэниел Андерсон, доцент кафедры химической инженерии Массачусетского технологического института, член Институт Коха по интегративным исследованиям рака Массачусетского технологического института и Институт медицинской инженерии и науки (IMES), а также старший автор исследования.
Исследователи показали, что они могут индуцировать клетки легких у мышей для производства целевого белка - в данном случае биолюминесцентного белка. Исследователи говорят, что если такой же уровень успеха может быть достигнут с терапевтическими белками, этого может быть достаточно для лечения многих заболеваний легких.
Аша Патель, бывший постдоктор Массачусетского технологического института, ныне доцент Имперского колледжа Лондона, является ведущим автором статьи, опубликованной в выпуске журнала Advanced Materials от 4 января. Другие авторы статьи включают Джеймса Качмарека и Кевина Кауфмана, недавно получивших докторскую степень Массачусетского технологического института; Суман Бозе, научный сотрудник Института Коха; Фарьял Мир, бывший технический помощник Массачусетского технологического института; Майкл Хартлейн, главный технический директор Translate Bio; Фрэнк ДеРоса, старший вице-президент по исследованиям и разработкам Translate Bio; и Роберт Лангер, Дэвид Х. Профессор Института Коха Массачусетского технологического института и член Института Коха.
Лечение ингаляциями
Мессенджер РНК кодирует генетические инструкции, которые стимулируют клетки производить определенные белки. Многие исследователи работали над созданием мРНК для лечения генетических заболеваний или рака, по сути превращая собственные клетки пациентов в фабрики по производству лекарств.
Поскольку мРНК легко разрушается в организме, ее необходимо транспортировать в каком-то защитном носителе. В лаборатории Андерсона ранее были разработаны материалы, которые могут доставлять мРНК и другой тип РНК-терапии, называемый РНК-интерференцией (РНК-интерференция), в печень и другие органы, и некоторые из них дорабатываются для возможного тестирования на пациентах.
В этом исследовании исследователи хотели создать вдыхаемую форму мРНК, которая позволила бы доставлять молекулы непосредственно в легкие. Многие существующие лекарства от астмы и других легочных заболеваний специально разработаны таким образом, чтобы их можно было вдыхать либо с помощью ингалятора, который распыляет порошкообразные частицы лекарства, либо с помощью небулайзера, который выпускает аэрозоль, содержащий лекарство.
Команда Массачусетского технологического института приступила к разработке материала, который мог бы стабилизировать РНК в процессе доставки аэрозоля. В некоторых предыдущих исследованиях изучался материал под названием полиэтиленимин (ПЭИ) для доставки вдыхаемой ДНК в легкие. Однако ПЭИ нелегко разрушается, поэтому при повторных дозах, которые, вероятно, потребуются для терапии мРНК, полимер может накапливаться и вызывать побочные эффекты.
Чтобы избежать этих потенциальных побочных эффектов, исследователи обратились к типу положительно заряженных полимеров, называемых гиперразветвленными поли(бета-аминоэфирами), которые, в отличие от PEI, являются биоразлагаемыми.
Частицы, созданные командой, состоят из сфер диаметром примерно 150 нанометров с переплетенной смесью молекул полимера и мРНК, которые кодируют люциферазу, биолюминесцентный белок. Исследователи суспендировали эти частицы в каплях и доставляли их мышам в виде аэрозоля для вдыхания с помощью небулайзера.
«Дыхание используется как простой, но эффективный путь доставки в легкие. Как только аэрозольные капли вдыхаются, наночастицы, содержащиеся в каждой капле, попадают в клетки и дают им указание сделать определенный белок из мРНК», - говорит Патель.
Исследователи обнаружили, что через 24 часа после того, как мыши вдохнули мРНК, клетки легких начали вырабатывать биолюминесцентный белок. Количество белка постепенно снижалось с течением времени по мере очистки мРНК. Исследователи смогли поддерживать постоянный уровень белка, давая мышам повторные дозы, которые могут быть необходимы, если они адаптированы для лечения хронических заболеваний легких..
Широкое распространение
Дальнейший анализ легких показал, что мРНК была равномерно распределена по пяти долям легких и поглощалась в основном эпителиальными клетками легких, которые выстилают поверхности легких. Эти клетки участвуют в муковисцидозе, а также в других заболеваниях легких, таких как респираторный дистресс-синдром, вызванный дефицитом белка сурфактанта. В своей новой лаборатории в Имперском колледже Лондона Патель планирует продолжить изучение терапии на основе мРНК.
В этом исследовании исследователи также продемонстрировали, что наночастицы могут быть лиофилизированы в порошок, предполагая, что их можно будет доставлять с помощью ингалятора вместо распылителя, что может сделать лекарство более эффективным. удобно для пациентов.
TranslateBio, компания, разрабатывающая терапию мРНК, частично профинансировала это исследование, а также начала тестирование вдыхаемой формы мРНК в рамках фазы 1/2 клинических испытаний у пациентов с муковисцидозом. Другие источники финансирования этого исследования включают Исследовательский совет инженерных и физических наук Соединенного Королевства и грант поддержки Института Коха (основной) от Национального института рака.
Перепечатано с разрешения MIT News