Доставку лекарств в клетки вирусными наночастицами реализовали в Сан-Диего

Новый и потенциально более эффективный способ доставки информационной РНК (мРНК) в клетки разработали наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего, 25 октября сообщает журнал Angewandte Chemie International Edition.

Задача сводится к упаковке мРНК внутри наночастиц, имитирующих вирус гриппа, — естественного эффективного средства доставки генетического материала, такого как РНК, внутрь клеток. Работа направлена на решение основной задачи в области доставки лекарств: безопасное введение больших биологических молекул лекарств в клетки и их защита от органелл, называемых эндосомами.

Эндосомы — наполненные кислотой пузырьки внутри клетки, которые улавливают и переваривают большие молекулы. Чтобы биологическая терапия могла выполнять свою работу, оказавшись внутри клетки, нужен способ выхода из эндосом.

«Современные методы доставки мРНК не имеют очень эффективных механизмов эндосомного ускользания, поэтому количество мРНК, которое действительно попадает в клетки и производит эффект, очень низкое. Большинство из них расходуются впустую, когда их вводят», — сказал Лянфанг Чжан (Liangfang Zhang), профессор наноинженерии в инженерной школе Калифорнийского университета в Сан-Диего.

В природе вирусы очень хорошо выходят из эндосомы. У вируса гриппа А, например, есть особый белок на поверхности, называемый гемагглютинином, который при активации кислотой внутри эндосомы заставляет вирус сливаться с эндосомальной мембраной.

Это приводит к раскрытию эндосомы, позволяя вирусу высвободить свой генетический материал в клетку-хозяин, не будучи разрушенным.

Ученые разработали наночастицы для доставки мРНК, которые имитируют способность вируса гриппа делать это.

Чтобы создать наночастицы, исследователи в лаборатории генетически сконструировали клетки, которые экспрессировали белок гемагглютинин на своих клеточных мембранах. Затем они отделили мембраны от клеток, разбили их на крошечные кусочки и нанесли на наночастицы, сделанные из биоразлагаемого полимера, в которые была предварительно упакована молекула мРНК.

Готовый продукт представляет собой наночастицу, подобную вирусу гриппа, которая может попасть в клетку, вырваться из эндосомы и освободить свою мРНК.

Исследователи протестировали наночастицы на мышах. Наночастицы были упакованы мРНК, кодирующей биолюминесцентный белок, называемый люциферазой Cypridina. Их вводили как через нос (мыши вдыхали капли раствора, содержащего наночастицы, наносили на слизистые оболочки), так и через внутривенную инъекцию.

Затем исследователи визуализировали и проанализировали кровь мышей и обнаружили значительное количество сигналов биолюминесценции. Это стало доказательством того, что наночастицы, подобные вирусу гриппа, способны эффективно доставлять полезную нагрузку в клетки in vivo.

В настоящее время исследователи тестируют свою систему для доставки полезных нагрузок терапевтической мРНК и миРНК.