Написано AZoNano

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон разработали более безопасный и эффективный способ предоставления многообещающего нового метода лечения рака и заболеваний печени и вакцинации, включая вакцину COVID-19 от Moderna Therapeutics, которая стала клинические испытания с людьми.

Технология опирается на вставку в клетки фрагментов тщательно разработанной мессенджерной РНК (мРНК), полоски генетического материала, которую человеческие клетки обычно транскрибируют с ДНК человека, чтобы производить полезные белки и заниматься своими делами. Проблемы с доставкой мРНК в целости и сохранности без нарушения работы иммунной системы сдерживают терапию на основе мРНК, но исследователи из UW-Madison делают крошечные шарики минералов, которые, кажется, помогают мышам.

«Эти микрочастицы имеют на своей поверхности поры в нанометровом масштабе, которые позволяют им собирать и переносить молекулы, такие как белки или РНК-мессенджер», – говорит Уильям Мерфи, профессор биомедицинских исследований в UW-Madison. инженерия и ортопедия. «Они имитируют то, что обычно можно увидеть в археологии, когда мы обнаруживаем неповрежденный белок или ДНК на образце кости или яичной скорлупе тысячи лет назад. Минеральные компоненты помогали стабилизировать эти молекулы в течение всего этого времени».

Коллаборации Мерфи и UW-Мэдисон использовали микрочастицы с минеральным покрытием (МСМ) – диаметром от 5 до 10 микрометров, размером с человеческую клетку – в серии экспериментов для доставки мРНК в клетки, окружающие раны. у диабетических мышей. Раны заживали быстрее у мышей, получавших МСМ, и клетки в связанных экспериментах показали гораздо более эффективный захват молекул мРНК, чем другие методы доставки.

Исследователи описали свои результаты сегодня в журнале Science Advances .

В здоровой клетке ДНК транскрибируется в мРНК, а мРНК служит в качестве инструкций, которые механизм клетки использует для производства белков. Полоса мРНК, созданная в лаборатории, может быть заменена процессом, чтобы заставить клетку создать что-то новое. Если что-то представляет собой определенный вид антигена, молекула, которая предупреждает иммунную систему о наличии потенциально опасного вируса, мРНК выполняет работу вакцины.

Исследователи UW-Madison закодировали мРНК с инструкциями, предписывающими клеточным рибосомам откачивать фактор роста, белок, который стимулирует процессы заживления, которые в противном случае медленно разворачиваются или отсутствуют у мышей с диабетом (и у многих людей с тяжелым диабетом).

мРНК является короткоживущей в организме, однако, чтобы доставить достаточное количество в клетки, обычно означает введение больших и частых доз, в которых нити мРНК переносятся контейнерами, сделанными из молекул, называемых катионными полимерами.

"Часто катионный компонент является токсичным. Чем больше мРНК вы предоставляете, тем больше терапевтический эффект вы получаете, но тем более вероятно, что вы также увидите токсический эффект. Так что это торговля -off " говорит Мерфи. То, что мы обнаружили, это то, что, когда мы избавляемся от МСМ, мы не видим этой токсичности. А поскольку доставка MCM защищает мРНК от деградации, вы можете получить больше мРНК там, где вам нужно, и одновременно снизить токсические эффекты. "

Новое исследование также связало мРНК с белком, ингибирующим иммунную систему, чтобы убедиться, что клетки-мишени не выбирают мРНК как чужеродный объект и не разрушают или не выбрасывают ее.

Успешная доставка мРНК обычно заставляет клетку работать над новыми инструкциями в течение примерно 24 часов, и молекулы, которые они производят, распространяются по всему организму. Этого достаточно для вакцин и антигенов, которые они производят. Чтобы сохранить длительные процессы, такие как выращивание замещающей ткани для лечения кожи или органов, белкам или факторам роста, которые вырабатываются клетками, нужно дольше оставаться в воздухе.

«То, что мы видели с МСМ, это то, что как только клетки захватывают мРНК и начинают производить белок, этот белок будет связываться обратно в частицу МСМ», – говорит Мерфи. «Затем он выпускается в течение нескольких недель. В основном мы берем что-то, что обычно длится, может быть, часы или даже день, и мы делаем это в течение длительного времени».

И поскольку МСМ достаточно велики, чтобы не попадать в кровоток и не уплывать, они остаются там, где они необходимы, чтобы продолжать выпускать полезную терапию. У мышей эта терапевтическая активность продолжалась более 20 дней.

«Они сделаны из минералов, похожих на зубную эмаль и кость, но предназначены для повторного поглощения организмом, когда они больше не нужны», говорит Мерфи, чья работа поддерживается защитой окружающей среды Агентство, Национальный институт здоровья и Национальный научный фонд, а также пожертвование от UW-Мэдисон квасцы Майкла и Мэри Сью Шеннон.

«Мы можем контролировать их продолжительность жизни, изменяя способ их изготовления, поэтому они безвредно растворяются, когда мы хотим».

Технология микрочастиц была запатентована с помощью Исследовательского фонда выпускников штата Висконсин и лицензирована Dianomi Therapeutics, соучредителем компании Murphy.

В настоящее время исследователи работают над выращиванием кости и хряща и восстановлением повреждений спинного мозга с помощью мРНК, доставляемой МСМ.

Это исследование было поддержано грантами Агентства по охране окружающей среды (грант S3.TAR 83573701), Национальными институтами здравоохранения (R01AR059916, R21EB019558, NIH 5 T32 GM008349) и Национальным научным фондом (DMR 1105591, DGE-1256259). .

Источник: https://www.wisc.edu/