I nanoingegneri dell'Università della California a San Diego hanno sviluppato un modo nuovo e potenzialmente più efficace per fornire l'RNA messaggero (mRNA) nelle cellule. Il loro approccio prevede il confezionamento di mRNA all'interno di nanoparticelle che imitano il virus dell'influenza, un veicolo naturalmente efficiente per fornire materiale genetico come l'RNA all'interno delle cellule.

Le nuove nanoparticelle di rilascio di mRNA sono descritte in un articolo pubblicato di recente sulla rivista Angewandte Chemie International Edition .

Il lavoro affronta una sfida importante nel campo della somministrazione di farmaci:portare in sicurezza grandi molecole di farmaci biologici nelle cellule e proteggerle dagli organelli chiamati endosomi. Queste minuscole bolle piene di acido all'interno della cellula fungono da barriere che intrappolano e digeriscono le grandi molecole che cercano di entrare. Affinché le terapie biologiche svolgano il loro lavoro una volta che sono all'interno della cellula, hanno bisogno di un modo per sfuggire agli endosomi.

"Gli attuali metodi di somministrazione dell'mRNA non hanno meccanismi di fuga endosomiale molto efficaci, quindi la quantità di mRNA che viene effettivamente rilasciata nelle cellule e mostra l'effetto è molto bassa. La maggior parte di essi viene sprecata quando viene somministrata", ha affermato l'autore senior Liangfang Zhang, professore di nanoingegneria presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Raggiungere un'efficace fuga endosomiale sarebbe un punto di svolta per i vaccini e le terapie mRNA, ha spiegato Zhang. "Se riesci a ottenere più mRNA nelle cellule, ciò significa che puoi assumere una dose molto più bassa di un vaccino mRNA e questo potrebbe ridurre gli effetti collaterali ottenendo la stessa efficacia". Potrebbe anche migliorare la consegna di piccoli RNA interferenti (siRNA) nelle cellule, che viene utilizzato in alcune forme di terapia genica.

In natura, i virus fanno un ottimo lavoro per sfuggire all'endosoma. Il virus dell'influenza A, ad esempio, ha una speciale proteina sulla sua superficie chiamata emoagglutinina, che quando attivata dall'acido all'interno dell'endosoma, fa sì che il virus fonde la sua membrana con la membrana endosomale. Questo apre l'endosoma, consentendo al virus di rilasciare il suo materiale genetico nella cellula ospite senza essere distrutto.

Zhang e il suo team hanno sviluppato nanoparticelle di rilascio di mRNA che imitano la capacità del virus dell'influenza di farlo. Per realizzare le nanoparticelle, i ricercatori hanno modificato geneticamente le cellule in laboratorio per esprimere la proteina emoagglutinina sulle loro membrane cellulari. Hanno quindi separato le membrane dalle cellule, le hanno frantumate in piccoli pezzi e le hanno rivestite su nanoparticelle costituite da un polimero biodegradabile che è stato preconfezionato con molecole di mRNA all'interno.

Il prodotto finito è una nanoparticella simile a un virus dell'influenza che può entrare in una cellula, uscire dall'endosoma e liberare il suo carico utile di mRNA per svolgere il suo lavoro:istruire la cellula a produrre proteine.

I ricercatori hanno testato le nanoparticelle nei topi. Le nanoparticelle erano confezionate con la codifica dell'mRNA per una proteina bioluminescente chiamata Cypridina luciferasi. Sono stati somministrati sia attraverso il naso - i topi hanno inalato goccioline di una soluzione contenente nanoparticelle applicata alle narici - sia tramite iniezione endovenosa. I ricercatori hanno ripreso i nasi e analizzato il sangue dei topi e hanno trovato una quantità significativa di segnale di bioluminescenza. Questa era la prova che le nanoparticelle simili a virus dell'influenza trasportavano efficacemente i loro carichi utili di mRNA nelle cellule in vivo.

I ricercatori stanno ora testando il loro sistema per la consegna di payload terapeutici di mRNA e siRNA. + Esplora ulteriormente

I ricercatori monitorano l'mRNA per aiutare a cronometrare la sua grande fuga alla perfezione