Разработали новый полимер для аэрозольной доставки мРНК в легкие
Ученые из США представили новый полимер P76, который в распыленном виде обеспечивает доставку мРНК в легкие. Полимер показал эффективность и безопасность при тестировании на мышах, хомячках, хорьках, коровах и макаках-резусах. P76 также позволяет снизить дозировку используемого терапевтического препарата.
Терапия на основе нуклеиновых кислот позволяет достичь большей гибкости по сравнению с классическими методами — с помощью таргетной доставки мРНК можно обеспечить экспрессию сразу нескольких терапевтических белков непосредственно в месте локализации заболевания. Легочные патогены и заболевания, включая SARS-CoV-2, широко распространены, поэтому разработка методов доставки мРНК в легкие — актуальная клиническая проблема. Группа ученых из США разработала новый полимер, обеспечивающий эффективную аэрозольную доставку мРНК в легкие нескольких видов лабораторных животных.
Ученые взяли полимер hDD90-118 из группы поли-β-аминоэфиров и разработали на его основе набор из 166 полимеров. Для испытания их эффективности как системы доставки ученые синтезировали комплексы полимеров с мРНК, кодирующей флюоресцентную метку aNLuc. Полученные комплексы вводили лабораторным мышам при помощи разработанного учеными ингалятора, позволяющего доставлять аэрозоль напрямую в нос животного. Подобная система снижает вариабельность между экспериментами и позволяет использовать низкие дозы препарата — вплоть до 0,165 мг/кг.
Исследователи идентифицировали пять полимеров, при использовании которых уровень экспрессии aNLuc в легких был сопоставим или превышал контрольный (hDD90-118). После более глубоких тестов пяти идентифицированных полимеров ученые выбрали для дальнейшей работы поли-β-аминотиоэфир P76, так как он не только обеспечивал один из наибольших уровней экспрессии aNLuc, но и эффективнее всего доставлял мРНК в альвеолы.
Далее авторы протестировали способность P76 к доставке мРНК различных размеров (от 1000 до 7000 нуклеотидов). Ученые не обнаружили значимых различий в массе доставленной мРНК различных размеров. Однако они обращают внимание на то, что при использовании мРНК большей длины сопоставимая масса доставленной мРНК соответствует меньшему количеству копий, чем при доставке коротких мРНК.
Для оценки токсичности аэрозольной доставки P76 ученые измеряли ряд клинических параметров, включая вес животного, уровни специфичных к P76 антител, биохимические показатели крови и пр. Они не обнаружили патологических изменений в организме мышей в течение 14 дней после аэрозольной доставки P76.
Далее ученые проверили, насколько эффективно P76 доставляет мРНК в легкие ряда лабораторных животных. Они продемонстрировали успешную доставку мРНК в легкие хомячков, хорьков, коров и макак-резусов. Интересно, что при сравнении уровня экспрессии aNLuc у мышей, хомячков и хорьков ее уровень рос с увеличением размера животного в 3,3 и 8,5 раз соответственно, что может свидетельствовать о том, что больший дыхательный объем способствует более эффективной доставке P76.
Следующим шагом авторов стало изучение терапевтической эффективности P76. Для этого хомячкам вводили аэрозоль с P76 или hDD90-118, несущими РНК CRISPR-комплекса против SARS-CoV-2, после чего животных заражали коронавирусом (штамм WA-1). При дозе препарата в 0,5 мг/кг только комплекс с P76 предотвращал потерю веса после инфицирования и способствовал последующему набору веса. Дальнейшие тесты показали, что дозировка P76 в 0,5 мг/кг соответствует по эффективности дозировке hDD90-118 в 2 мг/кг.
Таким образом, ученые представили новый полимер, обеспечивающий эффективную аэрозольную доставку мРНК в легкие с достижением терапевтического эффекта в значительно меньших дозах по сравнению с существующими системами.
Препарат на основе CRISPR-Cas13a ингибирует вирус гриппа и коронавирус in vivo
Источник:
Rotolo L., et al. Species-agnostic polymeric formulations for inhalable messenger RNA delivery to the lung. // Nature Materials (2022) Published November 28, 2022. DOI: 10.1038/s41563-022-01404-0