I ricercatori che lavorano con minuscoli trasportatori di farmaci noti come nanoparticelle lipidiche hanno sviluppato un nuovo tipo di materiale in grado di raggiungere i polmoni e gli occhi, un passo importante verso la terapia genetica per condizioni ereditarie come la fibrosi cistica e la perdita ereditaria della vista.
I risultati dello studio condotto da Gaurav Sahay e Yulia Eygeris dell'Oregon State University College of Pharmacy e Renee Ryals dell'Oregon Health &Science University sono stati pubblicati oggi negli Proceedings of the National Academy of Sciences .
A differenza di altri tipi di nanoparticelle lipidiche che tendono ad accumularsi nel fegato, quelle di questo studio, basate sul composto tiofene, sono in grado di raggiungere i tessuti dei polmoni e della retina, dove rilasciano il loro carico utile terapeutico. I ricercatori chiamano questi nuovi lipidi tio-lipidi.
La collaborazione ha dimostrato, utilizzando modelli animali, la possibilità di utilizzare i tio-lipidi in nanoparticelle lipidiche per fornire RNA messaggero, la tecnologia alla base dei vaccini COVID-19, per combattere la cecità genetica e le malattie polmonari.
"Queste nanoparticelle piene di lipidi grassi possono incapsulare farmaci genetici come l'mRNA e gli editor genetici CRISPR-Cas9, che possono essere usati per trattare e persino curare malattie genetiche rare", ha affermato Eygeris, ricercatore senior associato all'OSU. "Le strutture chimiche dei lipidi determinano quanto potenti sono le nanoparticelle lipidiche e quale organo possono raggiungere dal flusso sanguigno."
I lipidi sono composti organici contenenti code di grasso e si trovano in molti oli e cere naturali, mentre le nanoparticelle sono minuscoli pezzi di materiale di dimensioni variabili da uno a 100 milionesi di metro. L'RNA messaggero fornisce istruzioni alle cellule per produrre una particolare proteina.
Con i vaccini contro il coronavirus, l'mRNA trasportato dalle nanoparticelle lipidiche istruisce le cellule a produrre un pezzo innocuo della proteina spike del virus, che innesca una risposta immunitaria da parte del corpo.
Come terapia per i disturbi della vista derivanti dalla degenerazione retinica ereditaria, l'mRNA istruirebbe le cellule della retina, che non funzionano correttamente a causa di una mutazione genetica, a produrre le proteine necessarie per la vista. La degenerazione retinica ereditaria, comunemente abbreviata in IRD, comprende un gruppo di disturbi di varia gravità e prevalenza che colpiscono una persona su poche migliaia in tutto il mondo.
Un esempio di condizione polmonare genetica è la fibrosi cistica, una malattia progressiva che provoca un'infezione polmonare persistente e colpisce 30.000 persone negli Stati Uniti, con circa 1.000 nuovi casi identificati ogni anno.
Un gene difettoso, il regolatore della conduttanza transmembrana della fibrosi cistica, o CFTR, causa la malattia, caratterizzata da disidratazione polmonare e accumulo di muco che blocca le vie aeree.
Lo studio sulle nanoparticelle lipidiche a base di tiofene, che ha coinvolto topi e primati non umani, nasce da un progetto volto ad affrontare le limitazioni associate all’attuale mezzo primario di consegna per l’editing genetico:un tipo di virus noto come virus adeno-associato o AAV.
"L'AAV ha una capacità di confezionamento limitata rispetto alle nanoparticelle lipidiche e può stimolare una risposta del sistema immunitario", ha affermato Sahay, professore di scienze farmaceutiche. "Inoltre, non funziona molto bene nel continuare a esprimere gli enzimi che lo strumento di editing utilizza come forbici molecolari per effettuare tagli nel DNA da modificare."
Sahay definisce i risultati dei tio-lipidi "altamente incoraggianti", ma afferma che sono necessari ulteriori studi, compresa la ricerca sull'impatto a lungo termine dei lipidi sulla salute della retina.
"Ma riteniamo che i nostri risultati servano da prova di concetto e continueremo a esplorare i tio-lipidi in potenziali trattamenti delle malattie genetiche polmonari e retiniche", ha affermato.
Altri ricercatori dell'OSU College of Pharmacy che hanno contribuito allo studio sono stati Mohit Gupta, Jeonghwan Kim, Antony Jozic, Milan Gautam, Jonas Renner, Dylan Nelson ed Elissa Bloom.
Ulteriori informazioni: Yulia Eygeris et al, Lipidi a base di tiofene per il rilascio di mRNA ai tessuti polmonari e retinici, Atti dell'Accademia nazionale delle scienze (2024). DOI:10.1073/pnas.2307813120
Fornito da Oregon State University
