автор: Джерри Грилло, Технологический институт Джорджии
− из костного мозга и количественно оценили LNP (штрихкод), функциональную доставку (белок aVHH) и идентичность клеток (транскриптом) в отдельных клетках, а затем наложили данные. Кредит: Nature Biotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41587-024-02470-2
Посредники имеют плохую репутацию, поскольку увеличивают стоимость и сложность операции. Поэтому устранение посредников может снизить расходы и упростить процесс, повысив эффективность и удовлетворенность потребителей.
Джеймс Дальман и его исследовательская группа думали в том же направлении для лечения стволовыми клетками . Они создали метод, который устраняет надоедливых посредников и может привести к новым, менее инвазивным методам лечения заболеваний крови и генетических заболеваний . Он обходит дискомфорт и риски текущих методов лечения, облегчая жизнь пациентов. «Это было бы альтернативой инвазивной терапии гемопоэтическими стволовыми клетками — мы могли бы просто поставить вам капельницу», — сказал Дальман, профессор ранней карьеры МакКэмиша в отделении биомедицинской инженерии Уоллеса Х. Коултера. «Это упрощает процесс и снижает риски для пациентов. Вот почему эта работа важна».
Дальман и группа исследователей из Технологического института Джорджии, Университета Эмори и Калифорнийского университета в Дэвисе опубликовали свой подход в журнале Nature Biotechnology .
Забота о родителях
Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) похожи на родительские клетки. Находясь в костном мозге , они производят все типы клеток, необходимых для поддержания крови и иммунной системы. Их универсальность делает ГСК ценным терапевтическим инструментом в лечении генетических заболеваний крови, таких как серповидноклеточная анемия , иммунодефициты и некоторые виды рака.
Терапия HSC обычно включает извлечение клеток из костного мозга пациента и их реинжиниринг в лаборатории. В то же время пациент проходит курс химиотерапии, чтобы подготовить свое тело к приему модифицированных HSC.
«Эти методы лечения эффективны, но также тяжелы для пациентов», — сказал Дальман. «Пациенты проходят химиотерапию, чтобы уничтожить свою иммунную систему, чтобы организм принял терапевтические клетки без борьбы. Процедура может быть опасной для жизни. Мы надеемся изменить это».
HSC также могут быть модифицированы непосредственно внутри тела. Процедура использует липидные наночастицы (LNP) для переноса генетических инструкций в стволовые клетки. LNP имеют прикрепленные целевые лиганды — молекулы, предназначенные для поиска определенных целевых клеток. Их точная инженерия добавляет слои времени, сложности и стоимости к процессу. Они, как и извлечение из костного мозга и химиотерапия, являются еще одним посредником.
Исследователи хотели чего-то более простого. Они нашли это в особой наночастице под названием LNP67.
«В отличие от других конструкций наночастиц, эта не требует целевого лиганда», — сказал Дальман. «Она химически проста, что означает, что ее легче производить, и открывает двери для постепенного масштабирования производства, как вакцины мРНК».
Преодоление печени
Ключ к успеху LNP67 — его способность уклоняться от печени, основного фильтра крови организма. Чужеродные захватчики, даже полезные захватчики, доставленные через капельницу в качестве лекарства, могут быть пойманы здоровой печенью.
«Печень поглощает почти все», — сказал Дальман. «Но, уменьшив то, что она захватывает, хотя бы на 10 процентов, мы можем удвоить доставку в другие ткани, где необходимы наночастицы и их полезные грузы».
Исследователи разработали 128 уникальных наночастиц, сузив список до 105 LNP, не имеющих целевых лигандов. В конечном итоге они были проверены и оценены на предмет их эффективности в доставке генетических инструкций (в форме мРНК) эффективно и безопасно.
LNP67 оказался лучшим исполнителем благодаря своему скрытному дизайну. Например, поверхность разработана так, чтобы отталкивать белки и другие молекулы, которые могли бы пометить LNP для захвата печенью. Эта особенность помогла частицам более равномерно циркулировать в организме и достигать HSC.
«Мы добились доставки низких доз без целевого лиганда, что очень волнительно», — сказал Дальман. «Это то, над чем мы работали годами, и я очень рад, что мы этого добились».
Дополнительная информация: Hyejin Kim et al, Доставка мРНК с помощью липидных наночастиц в клетки CD34+ у макак-резусов, Nature Biotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41587-024-02470-2
Информация о журнале: Nature Biotechnology
Предоставлено Технологическим институтом Джорджии