Illustrazione schematica dello screening della composizione in più fasi di nanoparticelle lipidiche (LNP) per il rilascio di pDNA mirato al fegato. L'efficienza della trasfezione in vitro è stata valutata per 1080 formulazioni LNP con diversi lipidi helper e rapporti dei componenti. Le formulazioni con le migliori prestazioni per ciascuna serie di lipidi helper sono state quindi testate in cluster per la citotossicità e l'efficienza della trasfezione locale in vivo tramite iniezione intraepatica. I cluster che hanno indotto una citotossicità minima e un'elevata trasfezione sono stati selezionati tramite i.v. iniezione e le formulazioni di LNP all'interno dei cluster che hanno dimostrato una trasfezione epatica ottimale sono state ulteriormente valutate individualmente. Credito:Comunicazioni sulla natura (2022). DOI:10.1038/s41467-022-31993-y
Il successo dei vaccini COVID-19 è un ottimo esempio dell'enorme potenziale della medicina genetica per prevenire le infezioni virali. Una delle ragioni del successo dei vaccini è il loro uso di nanoparticelle lipidiche, o LNP, per trasportare il delicato RNA messaggero alle cellule per generare e aumentare l'immunità. Gli LNP, minuscole particelle di grasso, sono diventati sempre più popolari come vettori per fornire vari farmaci basati su geni alle cellule, ma il loro uso è complicato perché ogni LNP deve essere adattato specificamente al carico terapeutico che trasporta.
Un team guidato da Hai-Quan Mao, uno scienziato dei materiali della Johns Hopkins, ha creato una piattaforma che promette di accelerare il processo di progettazione dell'LNP e renderlo più conveniente. Il nuovo approccio può essere adattato anche ad altre terapie geniche.
"In poche parole, quello che abbiamo fatto è creare un metodo che scherma i componenti delle nanoparticelle lipidiche e le loro proporzioni per aiutare rapidamente a identificare e creare il design ottimale per l'uso con vari geni terapeutici", ha affermato Mao, direttore dell'Institute for NanoBioTechnology presso Johns Hopkins Whiting School of Engineering e docente nei dipartimenti di Scienza e Ingegneria dei Materiali e Ingegneria Biomedica.
Lo studio del team è stato pubblicato di recente Nature Communications .
Una caratteristica cruciale di trattamenti efficaci è la durata di una medicina genetica una volta raggiunta la cellula bersaglio. Sfortunatamente, la potenza dell'mRNA inizia a diminuire entro 24 ore dalla sua consegna da parte degli LNP. Un'alternativa promettente è il DNA plasmidico, un DNA circolare a doppio filamento più robusto che può durare fino a sette giorni e quindi ha il potenziale per migliorare i risultati del trattamento delle malattie metaboliche e delle infezioni che colpiscono il fegato, dove la durata terapeutica è fondamentale.
L'autore principale Yining Zhu, ricercatore INBT e dottorato di ricerca in ingegneria biomedica. studente, così come un team di scienziati della Johns Hopkins e dell'Università di Washington, hanno identificato il miglior design LNP per la consegna del pDNA alle cellule del fegato in questo lavoro. La loro piattaforma scherma gli LNP passo dopo passo, affrontando le barriere fisiologiche che un LNP incontra mentre naviga nel corpo per raggiungere il suo obiettivo. La piattaforma ha aiutato il team a identificare gli LNP più efficaci da una libreria di oltre 1.000 combinazioni.
"Questa piattaforma è versatile in quanto non si limita semplicemente alla somministrazione di pDNA, ma può essere facilmente estesa allo sviluppo di LNP per un'ampia gamma di carichi utili di geni terapeutici, nonché a vie di somministrazione alternative come iniezione orale, intramuscolare o inalazione metodo", ha detto Zhu.
In collaborazione con Sean Murphy, professore associato presso l'Università di Washington, e il suo gruppo, i ricercatori stanno ora sfruttando gli LNP identificati utilizzando la piattaforma per sviluppare un vaccino contro la malaria che prende di mira il parassita patogeno durante il suo ciclo di vita nel fegato. Questa piattaforma di screening mostra una grande promessa per aiutare ad accelerare altre innovazioni di prodotti LNP per spingere ulteriormente i confini della medicina genetica, dello sviluppo di vaccini e di altre nuove terapie. + Esplora ulteriormente
