Как и большинство вакцин, РНК-вакцины необходимо вводить инъекционно, что может стать препятствием для людей, которые боятся игл. Теперь группа исследователей Массачусетского технологического института разработала способ доставки РНК в капсуле, которую можно проглотить, что, как они надеются, может помочь сделать людей более восприимчивыми к ним.
Помимо облегчения переносимости вакцин, этот подход можно также использовать для доставки других видов терапевтических РНК или ДНК непосредственно в пищеварительный тракт, что может облегчить лечение желудочно-кишечных расстройств, таких как язвы, пишет medicalxpress.com.
«Нуклеиновые кислоты, в частности РНК, могут быть чрезвычайно чувствительны к деградации, особенно в пищеварительном тракте. Преодоление этой проблемы открывает несколько подходов к терапии, включая возможную пероральную вакцинацию», — говорит Джованни Траверсо, помощник по развитию карьеры Карла ван Тасселя. Профессор машиностроения в Массачусетском технологическом институте и гастроэнтеролог в Brigham and Women's Hospital.
В новом исследовании Траверсо и его коллеги показали, что они могут использовать разработанную ими капсулу для доставки до 150 мкг РНК — больше, чем количество, используемое в мРНК вакцинах против COVID, — в желудок свиней.
Траверсо и Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха в Массачусетском технологическом институте и член Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института им. Коха, являются старшими авторами исследования. Алекс Абрамсон, доктор философии. 19 и постдоки Массачусетского технологического института Амейя Киртане и Юнхуа Ши являются ведущими авторами исследования, опубликованного сегодня в журнале Matter.
Пероральная доставка лекарств
В течение нескольких лет лаборатории Лангера и Траверсо разрабатывали новые способы доставки лекарств в желудочно- кишечный тракт. В 2019 году исследователи разработали капсулу, которая после проглатывания может поместить твердые лекарства, такие как инсулин, в слизистую оболочку желудка.Таблетка размером с чернику имеет высокий крутой купол, напоминающий леопардовую черепаху. Точно так же, как черепаха способна выпрямиться, если перевернется на спину, капсула способна ориентироваться так, чтобы ее содержимое можно было ввести в слизистую оболочку желудка, пишет medicalxpress.com.
В 2021 году исследователи показали, что они могут использовать капсулу для доставки больших молекул, таких как моноклональные антитела, в жидкой форме. Далее исследователи решили попробовать использовать капсулу для доставки нуклеиновых кислот, которые также представляют собой большие молекулы.
Нуклеиновые кислоты подвержены деградации при попадании в организм, поэтому они должны переноситься защитными частицами. Для этого исследования команда Массачусетского технологического института использовала новый тип полимерных наночастиц, недавно разработанный лабораториями Лангера и Траверсо.
Эти частицы, которые могут с высокой эффективностью доставлять РНК, изготовлены из полимера, называемого поли(бета-аминоэфиром). Предыдущая работа команды Массачусетского технологического института показала, что разветвленные версии этих полимеров более эффективны, чем линейные полимеры, для защиты нуклеиновых кислот и доставки их в клетки. Они также показали, что совместное использование двух таких полимеров более эффективно, чем одного.
«Мы создали библиотеку разветвленных гибридных поли(бета-аминоэфиров) и обнаружили, что ведущие полимеры в них работают лучше, чем ведущие полимеры в линейной библиотеке», — говорит Киртане. «Что это позволяет нам сделать сейчас, так это уменьшить общее количество наночастиц, которыми мы управляем».
Чтобы протестировать частицы, исследователи сначала вводили их в желудки мышей, не используя капсулу для доставки. РНК, которую они доставили, кодирует репортерный белок, который может быть обнаружен в ткани, если клетки успешно поглощают РНК. Исследователи обнаружили репортерный белок в желудках мышей, а также в печени, предполагая, что РНК была поглощена другими органами тела, а затем перенесена в печень, которая фильтрует кровь.
Затем исследователи лиофилизировали комплексы РНК-наночастицы и упаковали их в капсулы для доставки лекарств. Работая с учеными из Novo Nordisk, они смогли загрузить около 50 мкг мРНК на капсулу и доставить три капсулы в желудки свиней, всего 150 мкг мРНК. Это больше, чем количество мРНК в используемых сейчас вакцинах против COVID, которые содержат от 30 до 100 мкг мРНК.
В исследованиях на свиньях исследователи обнаружили, что репортерный белок успешно продуцируется клетками желудка, но они не обнаружили его в других частях тела. В будущей работе они надеются увеличить поглощение РНК другими органами, изменив состав наночастиц или дав большие дозы. Тем не менее, также возможно вызвать сильный иммунный ответ при доставке только в желудок, говорит Абрамсон.
«В желудочно-кишечном тракте много иммунных клеток, и стимуляция иммунной системы желудочно-кишечного тракта — известный способ создания иммунного ответа», — говорит он.
Иммунная активация
Теперь исследователи планируют выяснить, могут ли они создать системный иммунный ответ, включая активацию В- и Т-клеток, путем доставки мРНК-вакцины с использованием их капсулы . Этот подход также может быть использован для создания целенаправленных методов лечения желудочно-кишечных заболеваний, которые трудно поддаются лечению традиционными подкожными инъекциями.«При системной доставке через внутривенную или подкожную инъекцию не очень легко попасть в желудок», — говорит Абрамсон. «Мы рассматриваем это как потенциальный способ лечения различных заболеваний желудочно-кишечного тракта».
Другими авторами статьи являются Грейс Чжун, Джой Коллинз, Сиддарта Таманг, Кейко Исида, Элисон Хейворд, Джейкоб Вайнер, Нетра Унни Раджеш, Сяоя Лу, Юань Гао, Парамеш Карандикар, Чаоян Тан, Аарон Лопес, Аникет Вахейн, Даниэль Рекер, Мортен. Ревсгаард Фредериксен и Брайан Дженсен.
