I ricercatori dell'Università di Hokkaido in Giappone hanno creato e testato una libreria di composti a base di lipidi per trovare un modo per fornire in modo sicuro ed efficace farmaci a RNA ai polmoni. Le loro analisi, pubblicato sulla rivista Materials Horizons, ha individuato un polimero lipidico che potrebbe essere utilizzato in futuro per trattare la sindrome da distress respiratorio acuto, ipertensione polmonare e tumori polmonari.

La risposta alla pandemia di COVID-19 ci ha fatto familiarizzare tutti con i vaccini a RNA che trasportano il codice genetico nelle cellule per stimolare la produzione di proteine ​​virali che attivano la nostra immunità protettiva. I farmaci a RNA stanno mostrando un grande potenziale per il trattamento di una grande varietà di altre malattie dirigendo in modo simile la produzione di proteine ​​all'interno delle cellule, senza la necessità di inserire o eliminare il DNA. Ma gli scienziati affrontano diverse sfide nella loro consegna sicura alle cellule mirate. Un approccio riuscito ma complesso prevede il trasporto dei codici RNA all'interno di nanoparticelle ricoperte di composti, chiamati ligandi mirati, che possono legarsi a cellule specifiche. Questo ha funzionato per colpire le cellule del fegato.

Lo scienziato farmaceutico dell'Università di Hokkaido Hideyoshi Harashima e il chimico dei polimeri Toshifumi Satoh hanno guidato un team di ricercatori nello sviluppo e nel test di una libreria di composti a base di ε-decalattone, lipidi che potrebbero bypassare il fegato, che degrada le tossine e le sostanze estranee, e in particolare fornire il codice dell'RNA nei polmoni. Harashima ha recentemente ricevuto la Medaglia Høst-Madsen, la più alta onorificenza scientifica assegnata dalla International Pharmaceutical Federation (FIP).

Gli scienziati hanno lavorato con due composti a forma di anello strettamente correlati:-caprolattone e -decalattone. In precedenza era stato dimostrato che le nanoparticelle lipidiche (NP) contenenti questi lattoni si accumulavano nei polmoni. Sono stati sottoposti a reazioni di apertura dell'anello con uno degli undici amminoalcoli. I prodotti risultanti sono stati ulteriormente classificati in base al peso molecolare di ciascun braccio. I prodotti sono stati combinati con mRNA e un altro composto chiamato DMG-PEG per formare NP che trasportano mRNA. Le NP prodotte dal -caprolattone erano instabili, quindi il team ha proceduto esclusivamente con le NP del -decalactone.

Il team ha testato la somministrazione di NP -decalattone portatori di RNA prima nelle cellule tumorali di laboratorio e poi per via endovenosa nei topi. Hanno usato l'mRNA che codifica per la proteina a fluorescenza verde potenziata (EGFP) per identificare la destinazione delle NP. In definitiva, hanno scoperto che il -decalactone combinato con un amminoalcol lineare chiamato AA03 ha prodotto il miglior risultato. Le indagini hanno mostrato che le NP contenenti questo lipomero erano in grado di bypassare in gran parte il fegato e trasportare il materiale dell'RNA specificamente nei polmoni. Le NP sono state inghiottite dalla membrana cellulare e il contenuto di RNA è stato rilasciato nel citoplasma delle cellule polmonari.

"Abbiamo dimostrato che espandere lo spazio chimico dei materiali intelligenti potrebbe consentire la fabbricazione di nanoparticelle per obiettivi difficili da raggiungere senza la necessità di mirare a ligandi, " afferma Harashima. "La progettazione di librerie combinatorie che forniscano diversi lipomeri ε-decalactone potrebbe essere una strategia facile e scalabile per lo sviluppo di terapie geniche di prossima generazione per organi oltre il fegato".