Липидные наночастицы для доставки мРНК в Т-клетки открывают перспективы в лечении аутоиммунных заболеваний

Аутоиммунные заболевания — одни из самых распространенных хронических болезней в мире. Новые методы лечения аутоиммунных расстройств сосредоточены на «адоптивной клеточной терапии», использующей собственные клетки пациента для достижения иммуносупрессии. Эти терапевтические клетки распознаются организмом как «свои», что снижает побочные эффекты, и специально сконструированы для локализации терапевтического действия.

В лечении аутоиммунных заболеваний современная адоптивная клеточная терапия в основном сосредоточена на регуляторных Т-клетках (T_reg), определяемых экспрессией белка Forkhead box P3 (Foxp3). Хотя T_reg обладают большим потенциалом, их терапевтическое использование остается серьезной проблемой. В частности, современные методы доставки приводят к неэффективному редактированию Т-клеток.

T_reg составляют лишь около 5–10% циркулирующих мононуклеарных клеток периферической крови. Кроме того, у T_reg отсутствуют более специфичные поверхностные маркеры, отличающие их от других популяций Т-клеток. Эти препятствия затрудняют сбор, очистку и выращивание T_reg до терапевтически значимого количества. Хотя существуют дополнительные тканерезидентные T_reg в нелимфоидных органах, таких как скелетные мышцы и висцеральная жировая ткань, эти клетки крайне труднодоступны и малочисленны.

Исследовательская группа под руководством Майкла Митчелла, доцента биоинженерии в Школе инженерии и прикладных наук Пенсильванского университета, разработала платформу на основе липидных наночастиц (LNP) для доставки матричной РНК (мРНК) Foxp3 в Т-клетки для применения при аутоиммунных заболеваниях. Их результаты опубликованы в журнале Nano Letters.

«Основные проблемы, связанные с экс виво (вне организма) инженерией клеток, — это эффективность, токсичность и масштабируемость: наши мРНК липидные наночастицы (мРНК LNP) позволяют преодолеть все эти проблемы», — говорит Митчелл. — «Новизна нашей работы заключается в трех основных компонентах: во-первых, использование мРНК, которая позволяет создавать транзиторные иммуносупрессивные клетки; во-вторых, использование LNP для эффективной доставки мРНК и инженерии клеток; и, наконец, экс виво инженерия первичных человеческих Т-клеток для аутоиммунных заболеваний, что обеспечивает наиболее прямой путь для клинического применения этой терапии».

«Насколько нам известно, это одна из первых платформ мРНК LNP, использованных для редактирования Т-клеток для аутоиммунной терапии», — продолжает он. — «В широком смысле эта платформа может использоваться для создания адоптивных клеточных терапий при конкретных аутоиммунных заболеваниях и потенциально для разработки терапевтических подходов при аллергиях, трансплантации органов и не только».

Доставка белка Foxp3 в Т-клетки была сложной, поскольку белки плохо проникают через клеточную мембрану. «мРНК кодирует белок Foxp3, который является транскрипционным фактором, делающим Т-клетки иммуносупрессивными, а не активными», — поясняет первый автор Аджай Тхатте, докторант и стипендиат NSF в лаборатории Митчелла. — «Эти модифицированные Т-клетки могут подавлять функцию эффекторных Т-клеток, что важно, поскольку гиперактивность Т-клеток — обычное явление при аутоиммунных заболеваниях».

Кроме того, размер, заряд и относительно низкая сложность мРНК позволяют легко упаковывать ее в эффективные системы доставки, такие как ионизируемые LNP, которые доказали свою мощь, в частности для мРНК, как показал успех вакцин против COVID-19.

В новом исследовании команда Митчелла сначала протестировала библиотеку из 18 уникальных LNP, чтобы определить наиболее эффективную наночастицу для доставки мРНК в человеческие CD4⁺ Т-клетки. Затем они переформулировали эту LNP для мРНК Foxp3, чтобы генерировать Foxp3-T-клетки, и проверили, что клетки эффективно подавляют пролиферацию эффекторных Т-клеток. Результаты демонстрируют потенциал использования мРНК LNP для создания иммуносупрессивных клеточных терапий при аутоиммунных заболеваниях.

В будущих исследованиях команда планирует изучить супрессивный эффект этих Foxp3-T-клеток на другие иммунные клетки, такие как макрофаги и дендритные клетки. Затем они надеются пересадить модифицированные Foxp3-T-клетки в мышиные модели аутоиммунных заболеваний, чтобы проверить их эффективность. Наконец, они займутся разработкой таргетированных LNP для доставки мРНК Foxp3 в циркулирующие в организме Т-клетки, создав платформу для in-situ инженерии при терапии аутоиммунных заболеваний.

«Хотя широко исследуется в онкологии, инженерия иммунных клеток вне организма менее изучена для применения при аутоиммунных заболеваниях. Кроме того, достижение высокой эффективности и низкой токсичности в процессе клеточной инженерии крайне сложно», — говорит Митчелл. — «Наша технология LNP позволяет легко и эффективно модифицировать Т-клетки с низкой токсичностью. Наши модифицированные Т-клетки могут использоваться при широком спектре гиперактивных иммунных расстройств».