Липидные наночастицы для РНК-терапии фиброза печени показали эффективность на мышах

При фиброзе печени происходит разрастание соединительной ткани в ответ на ее хроническое повреждение. Болезнь характеризуется повышенным накоплением коллагена во внеклеточном матриксе (ECM). Основной драйвер развития фиброза — гиперактивация клеток Ито, также называемых звездчатыми клетками печени (HSC). Группа ученых из США разработала новые липидные наночастицы (LNP) для таргетной «деактивации» клеток Ито.

Белок теплового шока 47 (HSP47) — это коллаген-специфичный шаперон, играющий ключевую роль в фолдинге коллагена и его транспорте в ESC. При фиброзе наблюдается значительное повышение экспрессии HSP47 в клетках Ито. Таким образом, HSP47 представляет из себя крайне привлекательную терапевтическую мишень. Так как специфичных ингибиторов HSP47 в настоящее время не существует, в качестве терапевтического агента предлагается использовать малые интерферирующие РНК (siRNA). Однако остается нерешенным вопрос о таргетной доставки siRNA в активированные HSC. В новой работе ученые инкорпорировали в липидную оболочку наночастиц анисамид (AA) — лиганд к сигма-рецептору, который экспрессируется в активированных фибробластах, включая HSC.

Авторы синтезировали 36 LNP различной конфигурации, которые затем подверглись двухэтапному скринингу. Первый этап представлял собой оценку эффективности LNP — клеточная культура активированных фибробластов, экспрессирующих флуоресцентный белок GFP, обрабатывалась LNP, несущими специфичную к гену GFP siRNA. По результатам этого этапа были отобраны 14 наиболее эффективных (нокдаун более 80% GFP) конфигураций.

На втором этапе скрининга проводилась оценка селективности. Перед добавлением LNP клеточные культуры обрабатывали галоперидолом — антагонистом сигма-рецептора. Наночастицы, несущие липидоподобную молекулу AA-T3A-C12, значительно теряли эффективность, что свидетельствует о наибольшей зависимости от сигма-рецептора среди протестированных LNP. Именно эта конфигурация была выбрана для дальнейшего тестирования.

AA-T3A-C12 включает в себя молекулу анисамида и четыре углеродных хвоста C12, которые связаны между собой молекулой лиганда T3A. Помимо AA-T3A-C12, наночастицы включают в себя в качестве структурных элементов липиды DSPC и C14-PEG, а также холестерин. Сами наночастицы имеют сферическую форму и нейтральный заряд, который помогает им проникать в клетки, а также высокую коллоидную стабильность.

В последующих экспериментах группа еще раз подтвердила эффективность AA-T3A-C12 LNP на клеточных культурах, на этот раз в сравнении с коммерчески доступными MC3 LNP. AA-T3A-C12 LNP показали более высокую селективность — при обработке смешанных культур отношение захвата наночастиц фибробластами и гепатоцитами составило 0,56 против 0,34 для MC3 LNP. Эффективность нокаута HSP47 in vitro также оказалась выше — 65% против 34% для MC3 LNP.

Далее ученые перешли к in vivo тестам на мышах. AA-T3A-C12 LNP показали схожий с MC3 LNP паттерн распределения по органам с аккумуляцией преимущественно в печени. При этом AA-T3A-C12 LNP чаще локализовался в или рядом с HSC.

Для индукции фиброза мышам на протяжении четырех недель вводили CCl₄. Начиная со второй недели, животным вводили AA-T3A-C12/siGFP, AA-T3A-C12/siHSP47 или MC3/siHSP47 наночастицы. Доза siRNA была относительной малой (0,2 мг/кг), однако мыши, получавшие AA-T3A-C12/siHSP47 и MC3/siHSP47 LNP, к концу эксперимента восстановили массу тела до уровня, сравнимого со здоровыми контролями. AA-T3A-C12/siHSP4 LNP достигли нокаута 65% HSP47, что более, чем вдвое выше, чем MC3/siHSP47 LNP (31%).

Гистологический анализ показал, что терапия AA-T3A-C12/siHSP4 LNP приводит к более здоровому процессу заживления печени и замедлению процессов фиброза. Изучение гистологической структуры ткани печени у мышей этой группы выявило меньше повреждений. Наблюдалось значительно меньше апоптозных гепатоцитов и коллагеновых структур.

Таким образом, представленные в данной работе наночастицы показали высокий потенциал в качестве препарата для терапии фиброза печени. Ученые также отмечают, что разработанные ими протоколы синтеза и скрининга наночастиц могут найти применение при дальнейшей разработке наночастиц.

Бактерия-симбионт защитила печень мышей-курильщиков от никотина