I nanoingegneri della University of California San Diego hanno sviluppato un metodo nuovo e potenzialmente più efficace per consegnare il RNA messaggero (mRNA) nelle cellule. Il loro sistema coinvolge il confezionamento di mRNA all’interno di nanoparticelle che imitano il virus dell’influenza, un veicolo che è naturalmente efficiente per consegnare materiale genetico come il RNA all’interno delle cellule. Le nuove nanoparticelle per la consegna di mRNA sono descritte in un documento pubblicato nella rivista Angewandte Chemie International Edition.
Il lavoro affronta una sfida importante nel campo della consegna dei farmaci: ottenere grandi molecole di farmaci biologici in modo sicuro nelle cellule e proteggerle dagli organelli chiamati endosomi, queste piccole bolle piene di acido all’interno della cellula servono come barriere che intrappolano e digeriscono le grandi molecole che cercano di entrare. Affinché le terapie biologiche facciano il loro lavoro una volta che sono all’interno della cellula, hanno bisogno di un metodo per sfuggire agli endosomi.
Liangfang Zhang, professore di nanoingegneria presso UC San Diego Jacobs School of Engineering, ha detto:
«Gli attuali metodi di consegna del mRNA non hanno meccanismi di fuga endosomiale molto efficaci, quindi la quantità di mRNA che viene effettivamente rilasciata nelle cellule e mostra l’effetto è molto bassa. La maggior parte di loro sono sprecati quando vengono somministrati. Ottenere più mRNA nelle cellule, significa che si può prendere una dose molto più bassa di un vaccino mRNA, questo potrebbe ridurre gli effetti collaterali pur ottenendo la stessa efficacia. Potrebbe anche migliorare la consegna del piccolo RNA interferente (siRNA) nelle cellule, che è usato in alcune forme di terapia genica».
I virus in natura fanno un ottimo lavoro per sfuggire all’endosoma. Il virus dell’influenza A, per esempio, ha una proteina speciale sulla sua superficie chiamata emoagglutinina, quando è attivata da un acido all’interno dell’endosoma, innesca il virus a fondere la sua membrana con quella endosomiale, in questo modo apre l’endosoma, permettendo al virus di rilasciare il suo materiale genetico nella cellula ospite senza essere distrutto. Liangfang Zhang e il suo team per fare questo, hanno sviluppato nanoparticelle di consegna del mRNA che imitano la capacità del virus dell’influenza.
I ricercatori per creare le nanoparticelle, hanno ingegnerizzato geneticamente delle cellule in laboratorio per esprimere la proteina emoagglutinina sulle loro membrane cellulari. Hanno poi separato le membrane dalle cellule, le hanno frantumate in piccoli pezzi e le hanno rivestite su nanoparticelle fatte di un polimero biodegradabile che è all’interno è stato preconfezionato con molecole di mRNA.
Il prodotto finito è una nanoparticella simile a un virus dell’influenza che può entrare in una cellula, uscire dall’endosoma e liberare il suo carico di mRNA per fare il suo lavoro, quello di istruire la cellula a produrre proteine.
I ricercatori hanno testato le nanoparticelle nei topi. Le nanoparticelle erano confezionate con mRNA che codificava per una proteina bioluminescente chiamata “Cypridina luciferasi“. Sono state somministrate sia attraverso il naso (i topi hanno inalato goccioline di una soluzione contenente nanoparticelle applicata alle narici) sia tramite iniezione endovenosa.
I ricercatori hanno fotografato il naso e analizzato il sangue dei topi, hanno trovato una quantità significativa di segnale di bioluminescenza. È stata questa la prova che le nanoparticelle simili al virus dell’influenza hanno effettivamente consegnato i loro carichi utili di mRNA nelle cellule in vivo.
I ricercatori stanno ora testando il loro sistema per la consegna di mRNA e siRNA terapeutici.
