Naukowcy opracowali specjalne nanocząstki, które dostarczają do komórek płuc zmieniające geny RNA. Docelowo mają one być dostarczane z pomocą rozpylacza i pomagać w różnych chorobach, w tym mukowiscydozie. Na razie zostało to przetestowane na zwierzętach.
To pierwsza demonstracja wysoce skutecznego sposobu dostarczania RNA do płuc myszy. Mamy nadzieję, że będzie można ją wykorzystać w terapii różnych chorób genetycznych, w tym mukowiscydozy.
– mówi prof. Daniel Anderson z MIT.
Jak podkreślają naukowcy, mRNA posiada ogromny potencjał w obszarze leczenia różnorodnych schorzeń genetycznych. Na przykład cząstki wstrzykiwane do krwiobiegu zwykle kumulują się w wątrobie, co wykorzystuje się już w pracach nad nowymi terapiami tego narządu. Skuteczne okazały się także nowe, oparte na mRNA szczepionki.
Jedną z głównych trudności jest jednak jego dostarczanie do komórek w wyznaczonym miejscu ciała, bez wprowadzania niepożądanych zmian w innych tkankach. W dotychczasowych metodach mRNA było umieszczane w sferach tłuszczowych.
Zespół prof. Daniela Andersona z MIT opracowuje tymczasem specjalny rodzaj cząstek, które szczególnie dobrze mogą dostarczać mRNA do komórek nabłonka płuc. W jednym z pierwszych, demonstracyjnych eksperymentów, z pomocą cząstek zbudowanych z polimerów do tych komórek wprowadzili RNA kodujące białko, które wywołuje świecenie.
W nowym badaniu stworzyli natomiast lipidowe cząstki złożone z dwóch części – dodatnio naładowanej "główki" i niosącego ujemny ładunek "ogona". Dodatnio naładowana główka dobrze oddziałuje z ujemnym ładunkiem mRNA oraz pomaga mu przedostać się do właściwego miejsca w komórce. Ogon natomiast pomaga cząstkom przedostać się przez błonę komórkową.
W doświadczeniach na myszach naukowcy pokazali, że do komórek płuc można wprowadzić geny systemu CRISPR/Cas9, który umożliwia precyzyjną edycję genomu. Po jednym zabiegu system zadziałał w 40 proc. docelowych komórek, dwie dawki zwiększyły ten odsetek do 50, a trzy – do 60 proc. Jeśli chodzi o najważniejsze z punktu widzenia terapii komórki szczoteczkowe i rzęskowe, to w tej grupie zmienionych zostało 15 proc.
Oznacza to, że byliśmy w stanie zmienić komórki o kluczowym znaczeniu dla chorób płuc. Nasze lipidy pozwoliły nam dostarczyć mRNA do płuc dużo skuteczniej, niż jakikolwiek inny system opisany do tej pory.
– podkreśla współautor dokonania, prof. Bowen Lee.
Kolejna zaleta cząstek jest taka, że szybko się rozkładają i w ciągu kilku dni zostają usunięte z organizmu, co zmniejsza ryzyko zapalenia. Można je przy tym podawać wielokrotnie temu samemu pacjentowi bez obawy o odpowiedź immunologiczną. To ogromna przewaga w stosunku do innej metody podawania mRNA – opartej na adenowirusach. Skutecznie dostarczają one materiał do komórek, ale prowokują układ odpornościowy i u danej osoby można je wykorzystać tylko raz.
Osiągnięcie to otwiera drogę do obiecującej metody terapeutycznego wprowadzania genów do płuc w przypadku wielu chorób. Platforma ta na kilka sposobów przewyższa konwencjonalne szczepienia i terapie – m.in. nie stosuje się w niej komórek, pozwala na szybką produkcję składników, jest wysoce uniwersalna i ma korzystny profil bezpieczeństwa.
– komentuje Dan Peer Uniwersytetu w Tel Awiwie, który nie brał udziału w pracach.
W swoich badaniach naukowcy podawali myszom wprowadzane cząstki bezpośrednio do tchawicy, jednak uważają, że po dopracowaniu metody, będzie można zastosować prosty rozpylacz. Obecnie trwają prace także nad wprowadzaniem genu korygującego mukowiscydozę i planowane są badania nad terapiami innych schorzeń oraz nad podawanymi do płuc szczepionkami.
