(PhysOrg.com) -- I ricercatori di nanotecnologia sanno da anni che l'RNA, il cugino del DNA, è uno strumento promettente per la nanoterapia, in cui agenti terapeutici possono essere veicolati all'interno del corpo tramite nanoparticelle. Ma le difficoltà di produrre di lunga durata, L'RNA terapeutico che rimane stabile e non tossico mentre entra nelle cellule mirate ha posto sfide per il loro progresso.

In due nuove pubblicazioni sulla rivista Terapia Molecolare , Peixuan Guo, professore di ingegneria biomedica dell'Università di Cincinnati (UC), dottorato di ricerca, dettaglia i metodi di successo per produrre nanoparticelle di RNA di grandi dimensioni e testarne la sicurezza nella somministrazione di terapie a cellule mirate.

Gli articoli, pubblicazione anticipata online, rappresentano "due pietre miliari molto importanti nella nanoterapia dell'RNA, "dice Guo.

"Un problema nella terapia dell'RNA è il requisito per la generazione di quantità relativamente grandi di RNA, "dice. "In questa ricerca, ci siamo concentrati sulla risoluzione del problema più impegnativo della produzione su scala industriale di grandi molecole di RNA con un approccio bipartito, scoprendo che il pRNA può essere assemblato da due pezzi di moduli di RNA più piccoli”.

Guo, Dane e Mary Louise Miller Endowed Cattedra di ingegneria biomedica, ricopre il ruolo di direttore del National Cancer Institute (NCI) Alliance for Nanotechnology in Cancer Platform Partnership Program presso UC. Ha concentrato la sua ricerca sull'RNA per decenni, pioniere del suo uso come elemento costitutivo versatile per la nanotecnologia, o per l'ingegnerizzazione di sistemi funzionali su scala molecolare. Nel 1987, ha scoperto un RNA da imballaggio (pRNA) nel virus del batteriofago phi29 che può azionare un motore per impacchettare il DNA nell'involucro proteico virale. Nel 1998, il suo laboratorio ha scoperto che il pRNA può autoassemblarsi o essere ingegnerizzato in nanoparticelle per innestare il motore.

Nelle sue ricerche più recenti, Guo e colleghi descrivono in dettaglio molteplici approcci per la costruzione di una molecola di pRNA funzionale a 117 basi contenente piccoli RNA interferenti (siRNA). siRNA ha già dimostrato di essere uno strumento efficiente per silenziare i geni nelle cellule, ma i tentativi precedenti hanno prodotto siRNA chimicamente modificati della durata di soli 15-45 minuti nel corpo e spesso inducendo risposte immunitarie indesiderate.

"Le particelle di pRNA che abbiamo costruito per ospitare siRNA hanno un'emivita compresa tra le cinque e le 10 ore nei modelli animali, non sono tossici e non producono risposta immunitaria, "dice Guo. "L'aumento di dieci volte del tempo di circolazione nel corpo è importante nello sviluppo di farmaci e apre la strada a sperimentazioni cliniche di nanoparticelle di RNA come farmaci terapeutici".

Guo afferma che la dimensione della molecola di pRNA costruita è cruciale per l'efficace somministrazione di terapie ai tessuti malati.

"Le nanoparticelle di RNA devono essere comprese tra 15 e 50 nanometri, "dice, "abbastanza grande da essere trattenuto dal corpo e non entrare nelle cellule casualmente, provocando tossicità, ma abbastanza piccolo da entrare nelle cellule mirate con l'aiuto dei ricevimenti sulla superficie cellulare.

Nella carta, "Assemblaggio di nanoparticelle terapeutiche pRNA-siRNA utilizzando un approccio bipartito, "Guo e i suoi colleghi hanno usato due frammenti di RNA sintetico per creare il pRNA a 117 basi, che è stato in grado di assemblarsi ulteriormente con altre molecole di pRNA e funzionare nel motore virale del batteriofago phi29 per impacchettare il DNA.

"L'approccio in due parti nella sintesi del pRNA ha superato le sfide dei limiti di dimensione nella sintesi chimica delle nanoparticelle di RNA, ” ha scritto Guo. "Le nanoparticelle risultanti erano competenti nel fornire e rilasciare sostanze terapeutiche alle cellule e nel silenziare i geni al loro interno. La capacità di sintetizzare chimicamente queste nanoparticelle consente un'ulteriore modifica chimica dell'RNA per la stabilità e il targeting specifico".

La seconda pubblicazione, "Caratterizzazione farmacologica di nanoparticelle di pRNA phi29 monomeriche sintetizzate chimicamente per la consegna sistemica, ” si basa su quella ricerca, dimostrando che le nanoparticelle di pRNA tridimensionale modificate sono state facilmente prodotte attraverso l'approccio a due pezzi. Le nanoparticelle modificate erano resistenti ai comuni enzimi che possono attaccare e degradare l'RNA e sono rimaste chimicamente e metabolicamente stabili.

Per di più, quando consegnato alle cellule bersaglio in un modello animale, le nanoparticelle non erano tossiche e non inducevano una risposta immunitaria, consentendo alle nanoparticelle di legarsi alle cellule tumorali in vivo.

Precedenti studi hanno racchiuso siRNA terapeutico in un rivestimento polimerico o liposoma per la consegna alle cellule.

"Per quello che ci risulta, questa è la prima nanoparticella di RNA nuda ad essere stata esaminata in modo completo farmacologicamente in vivo e si è dimostrata sicura, oltre a consegnarsi ai tessuti tumorali mediante uno specifico meccanismo di targeting, "dice. "Suggerisce che le nanoparticelle di pRNA senza rivestimento hanno tutte le caratteristiche farmacologiche preferite per fungere da piattaforma di nanoconsegna efficiente per ampie applicazioni mediche".