Acidi nucleici terapeutici:segmenti di DNA o RNA creati in laboratorio, progettati per essere utilizzati per bloccare o modificare i geni, controllano l'espressione genica o regolano altri processi cellulari:sono un'area promettente ma ancora emergente del trattamento biomedico, con diversi farmaci già in uso e molti altri in fase di sperimentazione. Le nanoparticelle di acido nucleico (NANP) sono assemblaggi programmabili costituiti esclusivamente da acidi nucleici con una serie di sequenze di acidi nucleici terapeutiche incorporate nella loro struttura in una configurazione specifica, progettato per il confezionamento e la consegna di più trattamenti intercellulari o extracellulari contemporaneamente, causare molteplici, azioni terapeutiche cellule umane.

Forse prevedibilmente per una nuova classe di farmaci, questa promettente nuova forma di trattamento ha spesso incontrato difficoltà nei test clinici. I problemi ricorrenti hanno impedito a molti prodotti in fase di sviluppo di essere approvati per l'uso, e hanno avuto un effetto scoraggiante sulla continua ricerca. La principale di queste difficoltà sono state le reazioni immunitarie avverse in risposta alla somministrazione di formulazioni a base di NANP.

In un giornale in Protocolli Natura , la ricercatrice di nanotecnologie Marina Dobrovolskaia del Frederick National Laboratory for Cancer Research, e Kirill Afonin dell'Università della Carolina del Nord a Charlotte, descrivere lo sviluppo di un protocollo riproducibile che valuti accuratamente le proprietà immunitarie qualitative e quantitative di diversi NANP quando viene utilizzato per fornire acidi nucleici terapeutici.

"Dal dieci al venti percento di tutti i farmaci vengono ritirati durante gli studi clinici a causa dell'immunotossicità:le terapie con acido nucleico non fanno eccezione, " disse Afonin, la cui ricerca, tra l'altro, si concentra sullo sviluppo di NANP e sulla comprensione delle risposte immunitarie ai NANP. "Questo è particolarmente vero per i NANP perché l'uso terapeutico degli acidi nucleici è un'area relativamente giovane".

"Ci sono molte caratteristiche immunitarie sconosciute dei NANP che possono precludere loro l'accesso agli studi clinici. Questo inibisce la ricerca nel campo, perché i ricercatori sanno che dopo miliardi di dollari di spese per i test potresti ancora avere un farmaco che fallisce a causa di una reazione immunitaria avversa negli studi, " ha osservato. "Quindi, questa è la chiave:come possiamo prevedere con attenzione la stimolazione immunitaria di un farmaco prima di metterlo in un paziente?"

Il protocollo proposto nel documento è un processo dettagliato passo dopo passo per valutare le proprietà infiammatorie di qualsiasi dato disegno NANP quando somministrato all'uomo, utilizzando cellule mononucleate del sangue periferico umano ("globuli bianchi") come modello di prova. Gli esperimenti in vitro eseguiti nella carta hanno utilizzato cellule appena prelevate e isolate dal sangue di oltre 100 donatori umani sani, anche se il documento rileva che solo tre donatori potrebbero essere sufficienti per spiegare la diversità genetica individuale nelle cellule immunitarie.

"Mirando a un ampio campione nei nostri studi, abbiamo utilizzato più di 100 donatori e il sangue è stato prelevato in diversi periodi dell'anno, quindi era un pool molto eterogeneo di cellule del sangue, " ha osservato Afonin.

"Questo protocollo è riproducibile e utilizza il modello più accurato, " ha detto. "È più predittivo delle tempeste di citochine rispetto ai modelli animali, che è, francamente, sorprendente. Ciò lo rende anche accessibile a più ricercatori, perché non devono lavorare con gli animali".

Un protocollo standardizzato affidabile e accurato per valutare la risposta immunitaria umana a diversi progetti di particelle può essere di grande valore nel sostenere la ricerca sui NANP, il documento sostiene:"Per far progredire ulteriormente la traduzione dei NANP dal banco alla clinica, il campo ha un grande bisogno di protocolli sperimentali affidabili per la valutazione sia della sicurezza che dell'efficacia di questi nuovi nanomateriali."

"Questo è importante perché ci sono centinaia di ricercatori che lavorano sui NANP e ognuno ha la propria formulazione preferita, " Ha detto Afonin. "Il problema è che tutti usano anche protocolli diversi. Quando leggi le loro pubblicazioni, è difficile dire quale formulazione sia migliore perché le condizioni in cui le hanno testate sono completamente diverse:non c'è armonia".

Mentre una risposta immunologica tossica potrebbe precludere a uno specifico disegno NANP di entrare in studi clinici, il documento rileva che in alcune terapie, alcune delle risposte immunitarie specifiche causate da alcuni NANP possono, infatti, essere utile e desiderato.

Il protocollo misura sia la natura quantitativa della reazione immunitaria della cellula, la scala della risposta immunitaria, sia la sua natura qualitativa, quale tipo esatto di risposta chimica provoca la reazione immunitaria.

"La 'qualità' che viene misurata qui è che tipo di interferoni o citochine saranno prodotti in reazione al NANP specifico, " ha detto. "Sia la qualità che la quantità sono questioni cruciali. E a volte la risposta immunitaria non è cattiva o indesiderata:utilizzando questo protocollo, possiamo valutare la qualità e la quantità della risposta immunitaria di un NANP specifico in modo che possa essere utilizzato come adiuvante del vaccino, Per esempio."

Afonin è fiducioso che il protocollo produca risultati altamente accurati a causa dell'ampia sperimentazione che ha portato alla sua progettazione.

"I passaggi di questo protocollo sono stati pensati e convalidati per più di 60 diversi progetti NANP, generato sia dal mio laboratorio che da altre persone del settore, un campione molto rappresentativo, " Ha sottolineato Afonin. "Il nostro obiettivo è armonizzare i test e realizzare qualcosa che sarà una pietra miliare per la ricerca futura".