Новый метод синтеза липидных наночастиц для РНК-терапии останавливает и обращает фиброз печени
После успеха вакцины от COVID-19 интерес к РНК-терапиям в биотехе значительно вырос. Эти терапии воздействуют на генетическую причину болезней. Липидные наночастицы (LNPs) десятилетиями используются для доставки лекарств. Одобренные FDA терапии применяют их как носители для матричной РНК (mRNA) и малой интерферирующей РНК (siRNA).
Основная проблема РНК-терапии — целевая доставка. Существующие LNPs не могут эффективно воздействовать на многие заболевания, включая фиброз печени. Эта хроническая болезнь характеризуется накоплением избыточного внеклеточного матрикса, богатого коллагеном. Лечение РНК-терапиями было сложным из-за отсутствия систем доставки, нацеленных на активированные резидентные фибробласты печени.
Исследователи под руководством Майкла Митчелла нашли новый способ синтеза LNPs с прикрепленным лигандом, повышающим их селективность для нацеливания на фибробласты печени. Их исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, как включение низкомолекулярного лиганда в синтез ионизируемого липида (ключевого компонента LNP) создает сродство к труднонацеливаемым активированным фибробластам.
Накопление коллагена сопровождается повышенной экспрессией белка теплового шока 47 (HSP47), который управляет биогенезом и секрецией коллагена. Как только LNPs попадают в клетку-мишень, высвобождается siRNA, которая подавляет экспрессию HSP47, ингибирует выработку коллагена и останавливает фиброз.
Ключевой метод: «замок и ключ»
«Чтобы сделать LNPs достаточно селективными для нацеливания на звездчатые клетки печени (те, что вызывают фиброз), мы включили лиганд анисамида — молекулу с высоким сродством к рецептору на этих клетках — в структуру ионизируемого липида», — говорит Митчелл. «По сути, мы создали механизм "замка и ключа"».
Синтез, разработанный как «одногоршковый двухэтапный» процесс, позволил создать библиотеку ионизируемых липидов с лигандом анисамида (AA). Анисамид выбран из-за его нейтральной и стабильной природы, а также сродства к сверхэкспрессируемым сигма-рецепторам на звездчатых клетках.
Процесс отбора
Отбор проходил в два раунда:
- Измерение эффективности: Изучали, насколько хорошо LNPs подавляют экспрессию зеленого флуоресцентного белка (GFP) в фибробластах.
- Проверка селективности: Тестировали способность эффективных LNPs, блокируя сигма-рецептор. Блокировка рецептора лишала LNPs механизма «ключа» и возможности попасть в клетку-мишень.
Команда идентифицировала AA-T3A-C12 как эффективную и селективную LNP, доставляющую терапевтическую siRNA. В исследованиях на мышах она достигла 65% подавления экспрессии HSP47 и способствовала восстановлению поврежденной ткани печени. AA-T3A-C12 превзошла по эффективности клинически используемый вектор MC3, одобренный FDA для терапии клеток печени.
Значение и перспективы
Новый метод синтеза LNPs с лигандом открывает возможности для лечения фиброза печени и позволяет адаптировать частицы для других труднонацеливаемых клеток и тканей.
«Потенциал LNPs огромен. Мы делаем их умнее и эффективнее», — говорит Сюэсян Хан.
«Мы рады, что создали потенциальное лечение, воздействующее на генетическую причину этой болезни печени», — говорит Митчелл. «Поскольку эта система доставки работает на фиброзных клетках печени, она может привести к разработке методов лечения других типов фиброза в организме, например, в легких или опухолях».
«Этот метод создания LNPs можно использовать для доставки терапий к другим типам клеток — в мозг, легкие или сердце — путем включения специфических лигандов в структуру ионизируемого липида. Перед нами открыто множество путей», — добавляет он.