Zdjęcie: OSU

Naukowcy z Oregon State University College of Pharmacy wykazali na modelach zwierzęcych możliwość wykorzystania nanocząsteczek lipidowych i informacyjnego RNA, technologii leżącej u podstaw szczepionek przeciwko COVID-19, do leczenia ślepoty związanej z rzadką chorobą genetyczną.

Naukowcy opracowali nanocząsteczki zdolne do penetracji siatkówki nerwowej i dostarczania mRNA do komórek fotoreceptorów, których właściwa funkcja umożliwia widzenie.

Badanie, prowadzone przez profesora nadzwyczajnego nauk farmaceutycznych OSU, Gaurava Sahay, doktoranta stanu Oregon Marco Herrera-Barrera i profesora okulistyki Renee Ryals z Oregon Health & Science University, zostało opublikowane dzisiaj w Science Advances.

Naukowcy pokonali to, co było głównym ograniczeniem stosowania nanocząsteczek lipidowych (LNP) do przenoszenia materiału genetycznego do celów terapii wzroku – docierania do tylnej części oka, gdzie znajduje się siatkówka.

Lipidy to kwasy tłuszczowe i podobne związki organiczne, w tym wiele naturalnych olejów i wosków. Nanocząsteczki to maleńkie cząstki materiału o wielkości od jednej do 100 miliardowych części metra. Komunikator RNA dostarcza komórkom instrukcje dotyczące wytwarzania określonego białka.

W przypadku szczepionek na koronawirusa mRNA przenoszone przez LNP instruuje komórki, aby wytworzyły nieszkodliwy fragment białka szczytowego wirusa, co wyzwala odpowiedź immunologiczną organizmu. Jako terapia upośledzenia wzroku wynikającego z dziedzicznej degeneracji siatkówki (IRD), mRNA instruowałby komórki fotoreceptorów – wadliwe z powodu mutacji genetycznej – do wytwarzania białek potrzebnych do widzenia.

IRD obejmuje grupę zaburzeń o różnym nasileniu i częstości występowania, które dotykają jedną na kilka tysięcy osób na całym świecie.

Naukowcy wykazali w badaniach z udziałem myszy i naczelnych innych niż ludzie, że LNP wyposażone w peptydy były w stanie przejść przez bariery w oku i dotrzeć do siatkówki nerwowej – gdzie światło jest zamieniane na sygnały elektryczne, które mózg przetwarza na obrazy.

„Zidentyfikowaliśmy nowy zestaw peptydów, które mogą dotrzeć do tylnej części oka” – powiedział Sahay. „Wykorzystaliśmy te peptydy do działania jako kody pocztowe do dostarczania nanocząstek przenoszących materiały genetyczne pod zamierzony adres w oku”.

„Peptydy, które odkryliśmy, mogą być używane jako ligandy ukierunkowane bezpośrednio skoniugowane z wyciszającymi RNA, małymi cząsteczkami do celów terapeutycznych lub jako sondy obrazujące” – dodał Herrera-Barrera.

Sahay i Ryals otrzymali grant w wysokości 3,2 miliona dolarów od National Eye Institute na dalsze badania obiecujących nanocząsteczek lipidowych w leczeniu dziedzicznej ślepoty. Poprowadzą badania nad wykorzystaniem LNP do dostarczenia narzędzia do edycji genów, które mogłoby usuwać złe geny w komórkach fotoreceptorów i zastępować je prawidłowo funkcjonującymi genami.

Badania mają na celu opracowanie rozwiązań dla ograniczeń związanych z obecnymi podstawowymi sposobami dostarczania do edycji genów: rodzajem wirusa znanego jako wirus związany z adenowirusem lub AAV.

„AAV ma ograniczoną zdolność pakowania w porównaniu z LNP i może wywołać reakcję układu odpornościowego” – powiedział Sahay. „Nie radzi sobie również fantastycznie z kontynuacją ekspresji enzymów, których narzędzie do edycji używa jako nożyczek molekularnych do wykonywania cięć w DNA, które ma być edytowane. Mamy nadzieję, że wykorzystamy to, czego dowiedzieliśmy się do tej pory o LNP, do opracowania ulepszonego systemu dostarczania edytora genów”.

Badanie LNP kierowane peptydami zostało sfinansowane przez National Institutes of Health. W badaniach na rzecz stanu Oregon uczestniczyli również wykładowcy College of Pharmacy, Oleh Taratula i Conroy Sun, doktoranci Milan Gautam i Mohit Gupta, doktoranci Antony Jozic i Madeleine Landry, asystent naukowy Chris Acosta i licencjat Nick Jacomino, student bioinżynierii w College Inżynierii, który ukończył w 2020 roku.

Źródło: Uniwersytet Stanowy Oregonu