Ora i ricercatori dell’Istituto di chimica organica e biochimica dell’Accademia ceca delle scienze (IOCB Praga) hanno compiuto un altro passo significativo verso il raggiungimento di questo obiettivo. Hanno descritto in dettaglio la preparazione di un nuovo nanomateriale vettoriale composito per il trasporto dell'RNA, concentrandosi principalmente sulla garanzia della sua non tossicità per le cellule. Il motivo è che la nocività dei vettori di acidi nucleici finora conosciuti rappresenta un serio ostacolo allo sviluppo della terapia genica.

Un articolo sull'argomento è stato pubblicato in Advanced Functional Materials .

Petr Cígler e i suoi colleghi hanno lavorato partendo dal presupposto che la tossicità dei vettori di acidi nucleici è causata da un eccessivo accumulo di cariche positive lungo le catene di polimeri trasportatori che legano gli acidi nucleici. Pertanto, hanno diluito sistematicamente questa carica positiva con monomeri privi di carica e hanno scoperto che la sua leggera diluizione non comprometteva la capacità del sistema di trasportare acidi nucleici.

Nel loro studio approfondito descrivono anche le circostanze in cui è possibile preparare nuovi materiali da utilizzare nella medicina genetica. I ricercatori hanno prestato molta attenzione alle condizioni in cui queste sostanze legano gli acidi nucleici in modo più efficace e in quale proporzione stechiometrica.

Le cellule possono regolare la traduzione dei geni dall’mRNA alle proteine ​​in diversi modi. Uno di questi è silenziare un gene con l'aiuto di una molecola di siRNA (piccolo RNA interferente). Ciò blocca la produzione della proteina bersaglio, il che è particolarmente utile se il gene codificante è mutato o altrimenti difettoso. Inoltre, è possibile intervenire qualora i meccanismi innati di regolazione della traduzione siano compromessi. In tal caso, nel corpo viene prodotta una quantità eccessiva di proteine, il che è dannoso per la sua salute.

"La terapia genica non è solo altamente efficace, ma anche mirata in modo acuto. Il suo più grande vantaggio sta nel fatto che mira con precisione alle singole mutazioni o disturbi senza il pericolo di mancare il bersaglio. Utilizzando il siRNA è possibile colpire anche un singolo mutato ' lettera' di un gene", spiega Marek Kindermann, il primo autore dello studio, elencando i principali vantaggi della terapia genica. Attualmente, cinque farmaci basati su siRNA sono approvati per l'uso in tutto il mondo e ce ne sono circa una dozzina in più in "lista d'attesa".

L'uso terapeutico dei siRNA è ostacolato dal fatto che le molecole di siRNA sono instabili e quindi si decompongono molto rapidamente nell'organismo. Gli esperti di tutto il mondo stanno quindi affrontando il problema di come trasportare il siRNA in una posizione designata e consentirgli di svolgere il proprio lavoro, ovvero arrestare o limitare la produzione di una determinata proteina indesiderata silenziando il relativo gene.

Questo compito è stato intrapreso anche dal team di Petr Cígler presso l'IOCB di Praga, insieme ai colleghi dell'Istituto di microbiologia dell'Accademia ceca delle scienze, guidato dalla direttrice del gruppo di nanomedicina, la dott.ssa Veronika Benson.

"Ogni sistema di trasporto è progettato per soddisfare due obiettivi fondamentali:innanzitutto ha il compito di proteggere la molecola dalla decomposizione e in secondo luogo deve assicurarne il trasporto all'interno della cellula affinché raggiunga il citosol e adempia alla sua missione di cellula. droga lì," spiega Petr Cígler.

"Nel nostro studio ci occupiamo delle proprietà del sistema di trasporto in grande dettaglio. Scendiamo fino al livello delle minuzie strutturali delle molecole che interagiscono con gli acidi nucleici. Descriviamo le condizioni necessarie affinché il siRNA si leghi con successo al trasportano il nanosistema e poi raggiungono lo spazio intracellulare."

I ricercatori dell'IOCB di Praga stanno così aprendo la strada all'uso di particelle chiamate vettori non virali, che non utilizzano virus per trasportare l'RNA. Hanno posizionato l’intero sistema di trasporto, compreso l’acido nucleico, sulla superficie delle nanoparticelle di diamante. Si tratta di particelle portanti marcatamente stabili, che emettono anche un tipo speciale di fluorescenza. Ciò rende possibile seguire il loro viaggio attraverso i tessuti e monitorare il loro comportamento all'interno delle cellule.

Una complicazione è che è difficile per il corpo liberarsi dei nanodiamanti, quindi questo metodo di terapia genica è adatto principalmente per il trattamento di ferite superficiali difficili da guarire. È a questi tipi di terapia, con particolare attenzione alla guarigione delle ulcere delle gambe nei pazienti con diabete, che sono destinati i nuovi nanomateriali di trasporto, presentati in questo e in altri lavori dal team del Dr. Cígler e collaboratori.

Il loro ultimo studio approfondito è stato reso possibile anche grazie al progetto AMULET, che si concentra sullo sviluppo di nanomateriali multiscala e riunisce otto partner guidati dall'Istituto di chimica fisica Jaroslav Heyrovský.