Penn Engineers ha sviluppato un nuovo mezzo per colpire i polmoni con nanoparticelle lipidiche (LNP), le minuscole capsule utilizzate dai vaccini COVID-19 Moderna e Pfizer-BioNTech per fornire mRNA, aprendo la porta a nuovi trattamenti per malattie polmonari come la fibrosi cistica.
In un articolo su Nature Communications , Michael J. Mitchell, professore associato presso il Dipartimento di Bioingegneria, dimostra un nuovo metodo per determinare in modo efficiente quali LNP hanno maggiori probabilità di legarsi ai polmoni, piuttosto che al fegato. "Per il modo in cui è progettato il fegato", afferma Mitchell, "gli LNP tendono a filtrare nelle cellule epatiche e faticano ad arrivare altrove. Essere in grado di colpire i polmoni può potenzialmente cambiare la vita a chi soffre di cancro ai polmoni o fibrosi cistica."
Studi precedenti hanno dimostrato che i lipidi cationici – lipidi caricati positivamente – hanno maggiori probabilità di rilasciare con successo il loro contenuto al tessuto polmonare. "Tuttavia, i lipidi cationici commerciali sono solitamente altamente carichi positivamente e tossici", afferma Lulu Xue, ricercatrice post-dottorato presso il Mitchell Lab e prima autrice dell'articolo. Poiché le membrane cellulari sono caricate negativamente, i lipidi con una carica positiva troppo forte possono letteralmente fare a pezzi le cellule bersaglio.
In genere, sarebbero necessari centinaia di topi per testare individualmente i membri di una “libreria” di LNP – varianti chimiche con strutture e proprietà diverse – per trovarne uno con una carica bassa che abbia una maggiore probabilità di fornire un carico utile medicinale ai polmoni.
Invece, Xue, Mitchell e i loro collaboratori hanno utilizzato quello che è noto come “DNA con codice a barre” (b-DNA) per etichettare ciascun LNP con un filamento unico di materiale genetico in modo da poter iniettare un pool di LNP solo in una manciata di modelli animali. . Quindi, una volta che gli LNP si erano propagati in diversi organi, il b-DNA poteva essere scansionato, come un oggetto al supermercato, per determinare quali LNP finivano nei polmoni.
Dopo aver identificato un LNP che penetrava con successo nelle cellule polmonari, Xue, Mitchell e i loro collaboratori hanno somministrato la molecola a topi affetti da cancro ai polmoni:il trattamento ha avuto un effetto pronunciato e positivo, riducendo drasticamente le dimensioni del tumore fornendo un filamento di mRNA e gRNA che sopprime la crescita dei tumori polmonari. "Questa tecnologia aiuterà ad accelerare lo sviluppo di terapie basate sull'mRNA oltre il fegato", afferma Xue, sottolineando la velocità, il basso costo e l'efficacia della tecnica.
Ulteriori informazioni: Lulu Xue et al, Il codice a barre ad alto rendimento delle nanoparticelle identifica materiali cationici e degradabili simili ai lipidi per la consegna di mRNA ai polmoni in modelli preclinici femminili, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45422-9
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università della Pennsylvania
