Αποτελεσματική παροχή mRNA από διακλαδισμένα λιπίδια

Ένα νέο διακλαδισμένο λιπίδιο με υψηλή σταθερότητα αποθήκευσης και υψηλή αποτελεσματικότητα στην παροχή mRNA στα κύτταρα.

Διατομή ενός LNP-RNA. Το mRNA (κόκκινο) περικλείεται από λιπίδια (μπλε σφαίρες με ουρές, εικόνα: Yusuke Sato).

Το αγγελιοφόρο RNA (mRNA) είναι βιολογικά μόρια που μεταφέρουν πληροφορίες που κωδικοποιούνται από γονίδια στον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα για την πρωτεϊνική σύνθεση από τα ριβοσώματα. Οι αλληλουχίες mRNA μπορούν να σχεδιαστούν για να κωδικοποιούν συγκεκριμένες πρωτεΐνες. Το πιο γνωστό παράδειγμα αυτού είναι τα εμβόλια mRNA για τον COVID-19. Τα μόρια του mRNA είναι μεγάλα και χημικά ασταθή, επομένως πρέπει να χρησιμοποιείται φορέας για την παροχή mRNA στα κύτταρα. Μία από τις πιο προηγμένες τεχνολογίες για την παροχή mRNA είναι τα νανοσωματίδια λιπιδίων (LNPs), τα οποία αποτελούνται από ιονίσιμα λιπίδια, χοληστερόλη, βοηθητικά λιπίδια και πολυαιθυλενογλυκόλη.

Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Yusuke Sato και τον καθηγητή Hideyoshi Harashima στη Σχολή Φαρμακευτικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Hokkaido και από τον Kazuki Hashiba στο Nitto Denko ανέπτυξαν ένα νέο διακλαδισμένο ιονιστικό λιπίδιο που όταν ενσωματωθεί σε LNP. Αποτελεσματικότητα παράδοσης mRNA Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Small Science.

Προηγούμενη εργασία έχει δείξει ότι τα ιονίσιμα λιπίδια με διακλαδισμένες ουρές αυξάνουν την αποτελεσματικότητα της παροχής mRNA από τα LNP. Ωστόσο, δύο σημαντικά ζητήματα απέτρεψαν μια συστηματική ανάλυση της επίδρασης διακλάδωσης των ιονιζόντων λιπιδίων. Πρώτον, η διακλάδωση της ουράς οδηγεί σε μια τεράστια ποικιλία χημικών ουσιών. Δεύτερον, ο αριθμός των διακλαδισμένων ιονιζόμενων λιπιδίων στο εμπόριο είναι περιορισμένος. Για να ξεπεράσουν αυτά τα εμπόδια, οι ερευνητές δημιούργησαν μια συστηματική βιβλιοθήκη λιπιδίων διακλαδισμένων ιονιζόμενων λιπιδίων και περιόρισαν αυτήν τη βιβλιοθήκη σε ένα συγκεκριμένο υποσύνολο διακλαδισμένων λιπιδίων που μπορεί να περιγραφεί μόνο από δύο παραμέτρους: τον συνολικό αριθμό άνθρακα και τη συμμετρία. Στη συνέχεια εξέτασαν τα 32 λιπίδια σε αυτή τη βιβλιοθήκη για την επίδρασή τους στη σταθερότητα των LNP που περιέχουν mRNA (LNP-RNA).

Δομή του CL4F 8-6, ενός διακλαδισμένου ιονιζόμενου λιπιδίου που ήταν πιο αποτελεσματικό στην αύξηση της σταθερότητας αποθήκευσης και της παροχής του LNP-RNA (Εικόνα: Yusuke Sato).

Η ομάδα ανακάλυψε ότι τα LNP-RNA που περιέχουν εξαιρετικά συμμετρικά διακλαδισμένα λιπίδια εμφανίζουν υψηλότερο μικροιξώδες και ότι το υψηλότερο μικροιξώδες συσχετίζεται θετικά με την αυξημένη σταθερότητα αποθήκευσης του LNP-RNA. Τα εξαιρετικά συμμετρικά διακλαδισμένα λιπίδια στα LNP-RNAs συσχετίζονται επίσης θετικά με την έκφραση πρωτεΐνης στο ήπαρ και τον σπλήνα σε ποντικούς. Προσδιόρισαν ότι το μήκος της διακλαδισμένης αλυσίδας επηρεάζει την επιλεκτικότητα των οργάνων.

Έκφραση EGFP (πράσινη) στο ήπαρ 24 ώρες μετά τη χορήγηση LNP-RNA που περιέχει EGFP mRNA. Το CL4F 8-6 χρησιμοποιήθηκε για σύνθεση LNP-RNA. Αριστερά, έλεγχος; Κέντρο, 0,5 mg/kg EGFP mRNA. Δεξιά, 1,5 mg/kg EGFP mRNA. Τα αιμοφόρα αγγεία είναι κόκκινα. (Kazuki Hashiba, Yusuke Sato, et al. Small Science. 9 Νοεμβρίου 2022).

Η πιο σταθερή αποθήκευση και αποτελεσματική παράδοση του mRNA επιτεύχθηκε με το διακλαδισμένο λιπίδιο 8-6 με CL4F. Οι συγγραφείς έδειξαν ότι αυτό το συγκεκριμένο λιπίδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κατασκευασμένα LNP για επεξεργασία γονιδίων και να επιτύχει 77% καταστολή του γονιδίου στόχου σε ποντίκια με μία μόνο δόση LNP.

Αυτή η μελέτη έδειξε ότι τα διακλαδισμένα λιπίδια με υψηλό επίπεδο συμμετρίας συμβάλλουν στις βέλτιστες ιδιότητες LNP για αποτελεσματική ενδοκυτταρική παροχή και σταθερές συνθέσεις. Η μελλοντική εργασία θα επικεντρωθεί στην ανάπτυξη εκτεταμένων βιβλιοθηκών λιπιδίων για την κατανόηση των ιδιοτήτων άλλων διακλαδισμένων λιπιδίων και μπορεί να οδηγήσει στον σχεδιασμό νέων λιπιδίων.

Yusuke Sato (αριστερά) και Hideyoshi Harashima (δεξιά) από την ερευνητική ομάδα (Φωτογραφίες: Yusuke Sato, Hideyoshi Harashima).

Κύριο άρθρο:

Kazuki Hashiba, Yusuke Sato et al. Η διακλάδωση των ιονισμένων λιπιδίων μπορεί να ενισχύσει τη σταθερότητα, τη σύντηξη και τη λειτουργική παροχή του mRNA. Λίγη επιστήμη. 9 Νοεμβρίου 2022.

DOI: 10.1002/smsc.202200071

Κεφάλαια:

Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από την Nitto Denko Corporation και ερευνητικά κονδύλια από το Υπουργείο Παιδείας, Πολιτισμού, Αθλητισμού, Επιστήμης και Τεχνολογίας της Ιαπωνίας.

/ Δημόσια έκδοση. Αυτό το υλικό από τον αρχικό οργανισμό/συγγραφέα μπορεί να είναι ad hoc, επεξεργασμένο για λόγους σαφήνειας, στυλ και έκτασης. Οι απόψεις και οι απόψεις που εκφράζονται είναι αυτές των συγγραφέων. Δείτε αναλυτικά εδώ.

Leave a Comment