Ученые из Фармацевтического колледжа Университета штата Орегон продемонстрировали на животных моделях возможность использования липидных наночастиц (LNP) и матричной РНК, технологии, лежащей в основе вакцин против COVID-19, для лечения слепоты, связанной с редким генетическим заболеванием.
Исследователи разработали наночастицы, способные проникать в нейроны сетчатки и доставлять мРНК к фоторецепторным клеткам, правильное функционирование которых делает возможным зрение.
Исследование, проведенное под руководством адъюнкт-профессора фармацевтических наук Университета штата Орегон Гаурав Сахай, докторанта штата Орегон Марко Эррера-Баррера и доцента офтальмологии Орегонского университета здравоохранения и науки Рене Райалс, было опубликовано в Science Advances.
Ученые преодолели то, что было основным ограничением использования липидных наночастиц для переноса генетического материала с целью терапии зрения, заставив их достичь задней части глаза, где находится сетчатка.
Липиды представляют собой жирные кислоты и аналогичные органические соединения, включая многие натуральные масла и воски. Наночастицы — это крошечные кусочки материала размером от одной до 100 миллиардных долей метра. РНК-мессенджер доставляет клеткам инструкции по созданию определенного белка.
В вакцинах против коронавируса мРНК, переносимая LNP, инструктирует клетки производить безвредный фрагмент шиповидного белка вируса, который вызывает иммунный ответ организма. В качестве терапии нарушений зрения, возникающих в результате наследственной дегенерации сетчатки мРНК будет инструктировать фоторецепторные клетки, неисправные из-за генетической мутации, производить белки, необходимые для зрения.
В исследованиях с участием мышей и нечеловеческих приматов ученые показали, что LNP, оснащенные пептидами, способны преодолевать барьеры в глазах и достигать нейронов сетчатки, где свет превращается в электрические сигналы, которые мозг преобразует в изображения.
Мы идентифицировали новый набор пептидов, которые могут достигать задней части глаза. Мы использовали эти пептиды в качестве почтовых индексов для доставки наночастиц, несущих генетический материал, по назначенному адресу внутри глаза».
Гаурав Сахай , доцент фармацевтических наук Университета штата Орегон
«Обнаруженные нами пептиды можно использовать в качестве нацеливающих лигандов, непосредственно конъюгированных с замалчивающими РНК, небольших молекул для терапии или в качестве зондов для визуализации», — добавил Эррера-Баррера.
Сахай и Райалс получили грант в размере 3,2 миллиона долларов от Национального института глаза на продолжение изучения возможностей липидных наночастиц в лечении наследственной слепоты. Они возглавят исследования по использованию LNP для создания инструмента редактирования генов, который мог бы удалять плохие гены в клетках фоторецепторов и заменять их правильно функционирующими генами.
Исследование направлено на разработку решений для ограничений, связанных с текущими основными средствами доставки для редактирования генов: типом вируса, известным как аденоассоциированный вирус или AAV.
«AAV имеет ограниченную упаковочную способность по сравнению с LNP и может вызвать реакцию иммунной системы», — сказал Сахай. «Он также не очень хорошо работает, продолжая экспрессировать ферменты, которые инструмент редактирования использует в качестве молекулярных ножниц, чтобы делать надрезы в редактируемой ДНК. Мы надеемся использовать то, что мы узнали о LNP, для разработки улучшенной системы доставки генетического редактора».