Una nuova tecnologia co-sviluppata presso l'EMBL di Amburgo fornisce nuove informazioni sui prodotti farmaceutici a base di mRNA e altri nanomedicinali, che possono essere utili per lo sviluppo di nuovi prodotti
I nanomedicinali a base di RNA messaggero (mRNA), una tecnologia innovativa che ha portato allo sviluppo del primo vaccino anti-COVID-19 approvato, sono stati recentemente riconosciuti dal Premio Nobel per la medicina e la fisiologia. Ma si prevede che il potenziale dell'mRNA per l'applicazione farmaceutica vada ben oltre:potrebbe aprire nuove opportunità per il trattamento e la prevenzione di malattie, come infezioni virali e batteriche, cancro, malattie cardiovascolari e malattie infiammatorie e autoimmuni. Potrebbe anche trasformare il vasto campo di intervento delle proteine terapeutiche.
Molti nuovi nanomedicinali a base di mRNA, che sono attualmente in diverse fasi di sviluppo, potrebbero diventare disponibili in futuro. Un requisito per tutte le applicazioni dell'mRNA nei prodotti farmaceutici è che devono essere formulati in sistemi di somministrazione idonei, ciascuno progettato per funzioni diverse e ottimizzato per le esigenze dei prodotti terapeutici in base all'applicazione prevista e al percorso di somministrazione.
Le nanoparticelle a base lipidica sono minuscole goccioline di molecole simili al grasso che fungono da imballaggio protettivo per l'mRNA. Le loro proprietà dipendono dalla composizione, dalla struttura, dal protocollo di produzione e da altre condizioni.
Un aspetto importante delle nanoparticelle è la loro dimensione. Per loro natura, le nanoparticelle possono variare leggermente in termini di dimensioni, alcune sono un po’ più piccole e altre un po’ più grandi del valore medio. La dimensione delle particelle può influenzare, ad esempio, la stabilità e il comportamento delle formulazioni dopo la somministrazione. È quindi importante controllare la dimensione delle particelle all'interno di un prodotto farmaceutico per valutarne e garantirne la qualità.
Gli scienziati dell’EMBL Amburgo, dell’Università Johannes Gutenberg di Magonza, della Postnova Analytics GmbH e della BioNTech SE hanno sviluppato un nuovo metodo per chiarire con precisione la dimensione di tutte le particelle presenti in tali prodotti farmaceutici, nonché la loro struttura e quante molecole di RNA trasportano al loro interno. Lo studio è stato condotto sulla base di formulazioni lipoplex, una tecnologia di rilascio di mRNA sviluppata da BioNTech. Il lavoro è pubblicato sulla rivista Scientific Reports .
"Finora era molto difficile misurare tutte queste proprietà legate alle dimensioni; quindi spesso sono stati determinati solo valori medi", ha detto Heinrich Haas, uno dei responsabili del progetto. "Con il nostro nuovo metodo, possiamo determinare molte caratteristiche legate alle dimensioni contemporaneamente, con un'unica misurazione e per tutte le nanoparticelle presenti in un prodotto. Queste informazioni possono essere utili per valutare la qualità del prodotto."
Il metodo sarà applicabile anche per l'indagine su altri prodotti farmaceutici.
"I liposomi sono un altro tipo di nanoparticelle farmaceutiche che vengono utilizzate da anni per il trattamento del cancro o di malattie infettive come le infezioni fungine", ha affermato Peter Langguth, responsabile del progetto presso l'Università Johannes Gutenberg di Magonza.
"Ora sono disponibili sul mercato anche prodotti generici a base di liposomi, e probabilmente ce ne saranno altri in arrivo. Il nuovo metodo può essere molto utile per valutare la qualità di questi generici rispetto ai prodotti originali e aprirà la strada a ulteriori prodotti ad alto prodotti farmaceutici di qualità a un costo ancora più ragionevole."
Ciò che rende il nuovo metodo così potente è che accoppia due tecniche:il frazionamento del flusso di campo a flusso asimmetrico (AF4) e la diffusione di raggi X a piccolo angolo (SAXS). AF4 separa le nanoparticelle a base lipidica da altre parti di una nanomedicina mRNA e le ordina in base alla loro dimensione.
SAXS consente agli scienziati di determinare la struttura e il numero di particelle selezionate. Per fare ciò in modo inequivocabile, è necessario analizzare solo un tipo di particella alla volta, motivo per cui combinare selezione e misurazione è così fondamentale.
SAXS è una delle tecniche chiave applicate e disponibili all'EMBL Amburgo come servizio per i ricercatori del mondo accademico e industriale in Europa e oltre. La linea di luce SAXS dell'EMBL Amburgo presso il sincrotrone PETRA III, ora equipaggiato con il dispositivo AF4, allestito con l'aiuto di collaboratori di Postnova Analytics GmbH, aprirà nuove opportunità non solo per lo studio delle nanoparticelle farmaceutiche, ma anche per altri tipi di ricerca. /P>
"La combinazione di questi due strumenti può ora essere utilizzata in molte aree scientifiche diverse", ha affermato Melissa Graewert, scienziata presso l'EMBL di Amburgo.
"Oltre ad aiutare a creare nuovi farmaci, possiamo anche usarli per capire come le particelle di diverse dimensioni interagiscono in sistemi biologici complessi. Ad esempio, ora ho usato questa nuova configurazione per esaminare da vicino come i detriti di plastica molto piccoli chiamati nanoplastiche, che inquinano le nostre acque, possono essere coperti da proteine leganti sulla loro superficie. Una questione chiave è se questo scudo proteico consente alle nanoplastiche di viaggiare attraverso il nostro flusso sanguigno, raggiungendo potenzialmente diversi organi, poiché potrebbero non essere più riconosciute come corpi estranei dal nostro sistema immunitario. "
Questo lavoro fa seguito a diversi precedenti studi di collaborazione tra EMBL Amburgo, BioNTech SE e Università Johannes Gutenberg di Magonza, che hanno esplorato come l’mRNA possa essere meglio formulato e distribuito nelle cellule umane. Gli scienziati stanno continuando la loro ricerca collaborativa per esplorare ulteriormente l'applicazione dei nanomedicinali a base di mRNA.
Ulteriori informazioni: Melissa A. Graewert et al, Caratterizzazione quantitativa risolta in base alle dimensioni delle nanoparticelle di mRNA mediante accoppiamento in linea di frazionamento campo-flusso a flusso asimmetrico con diffusione di raggi X a piccolo angolo, Rapporti scientifici (2023). DOI:10.1038/s41598-023-42274-z
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