Nowo opracowana nanocząsteczka lipidowo-polimerowa pozwala skuteczniej wprowadzać leki i szczepionki do płuc – na razie u myszy. O zbliżającej się możliwości wziewnego podawania leków i szczepionek mRNA informuje „Journal of the American Chemical Society”.
Choć zastrzyk jest pewną i skuteczną metodą wprowadzania leków i szczepionek do organizmu, wymaga wiedzy i umiejętności od wykonującej go osoby, a dla pacjenta jest bolesny. Dlatego naukowcy pracują nad stworzeniem większej liczby preparatów, które można by rozpylać i wdychać. Przykładem są leki i szczepionki zawierające informacyjne RNA (mRNA).
Informacyjne RNA to rodzaj kwasu rybonukleinowego, którego funkcją jest przenoszenie informacji genetycznej z genów do aparatu translacyjnego, który wytwarza białka. Leki mRNA kodują białka, które mogą leczyć lub zapobiegać różnym chorobom, w tym chorobom płuc. Jednak białka te łatwo ulegają uszkodzeniu, nie mogą też same przedostać się do komórek.
Aby ochronić mRNA, a jednocześnie umożliwić mu przeniknięcie do wnętrza komórek, można użyć maleńkich kuleczek tłuszczu (znanych jako lipidowe nanocząsteczki lub liposomy) jak pojemników. Problem w tym, że wczesne wersje liposomów nie nadają się do przygotowywania leków wziewnych, ponieważ po rozpyleniu w powietrzu nanocząsteczki zlepiają się lub zwiększają rozmiar. Dlatego próbowano przymocować glikol polietylenowy do jednego z tłuszczowych składników cząsteczki. Nie ustabilizowało to jednak wystarczająco powstałych lipidowych nanocząsteczek.
Daniel Anderson, Allen Jiang, Sushil Lathwal i ich współpracownicy z MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA) wysunęli hipotezę, że lepszy byłby inny rodzaj polimeru, zawierający powtarzające się jednostki naładowane dodatnio i ujemnie, zwany polimerem zwitterjonowym. Może on tworzyć zawierające mRNA nanocząsteczki lipidowe, które mogą wytrzymać nebulizację (czyli przekształcanie cieczy w mgiełkę).
Naukowcy syntetyzowali różne nanocząsteczki lipidowe z czterech składników: fosfolipidu, cholesterolu, jonizowalnego lipidu i lipidów przyłączonych do polimerów zwitterjonowych o różnej długości. Wstępne testy wykazały, że wiele z powstałych nanocząsteczek lipidowych skutecznie utrzymywało mRNA i nie zmieniało rozmiaru podczas rozpylania lub po nim.
Następnie w badaniach na zwierzętach naukowcy ustalili, że wersja nanocząsteczek lipidowych o niższej zawartości cholesterolu z polimerami zwitterjonowymi była optymalną formułą do dostarczania aerozolu. Podczas transportu mRNA kodującego białko luminescencyjne, ta nanocząstka wytworzyła najwyższą luminescencję w płucach zwierząt i jednolitą ekspresję białka w tkankach, co dowodzi, że ma najlepszą zdolność do dostarczania wdychanego mRNA. Myszy, którym podano trzy wziewne dawki optymalnych nanocząstek w okresie dwóch tygodni, utrzymywały stałą produkcję białka luminescencyjnego bez doświadczania mierzalnego stanu zapalnego w płucach.
Metoda dostarczania działała nawet u myszy z grubą warstwą śluzu wyściełającą ich drogi oddechowe, co miało być modelem płuc osób z mukowiscydozą. Dlatego autorzy uważają, że rozpylane w powietrzu polimery zwitterjonowe w nanocząstkach lipidowych pozwalają skutecznie dostarczać mRNA do płuc. Jako kolejny krok planują przeprowadzić testy na większych zwierzętach.(PAP)
