Nanocząstki mRNA mogą programować komórki w celu leczenia chorób oczu
W Europie najczęstszymi przyczynami pogorszenia wzroku, a w skrajnych przypadkach ślepoty, są zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem (AMD), jaskra oraz cukrzycowy obrzęk plamki (DME). AMD i DME są zwykle leczone za pomocą wstrzyknięć leków białkowych do ciała szklistego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oka, aby zmniejszyć obrzęk siatkówki i spowolnić postęp choroby. Jaskra jest leczona kroplami w celu zmniejszenia ciśnienia w oku. „Podczas gdy leki na AMD i DME powinny być wstrzykiwane do oka co jeden do dwóch miesięcy, odstępy są często dłuższe, i chociaż zastrzyki mogą zmniejszyć nieszczelność chorych naczyń krwionośnych oka, degeneracja siatkówki nadal postępuje. Podobnie, krople do oczu na jaskrę nie chronią siatkówki i nerwu wzrokowego” — mówi Arto Urtti(odnośnik otworzy się w nowym oknie), koordynator projektu LIPOmRNA, który został sfinansowany z programu działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Odpowiedzią projektu LIPOmRNA było wyprodukowanie nanocząstki lipidowej (LNP) zawierającej mRNA(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zdolne do indukowania produkcji białek terapeutycznych w komórkach, co może utorować drogę do nowych metod iniekcji i kropli do oczu, jako część szerszego pakietu nadchodzących innowacji.
Programowanie komórek do produkcji leków
Projekt LIPOmRNA wykorzystuje sposób, w jaki ludzki organizm wytwarza białka terapeutyczne. Komórki wykorzystują mRNA do odczytywania kodu genetycznego organizmu (DNA) i produkcji białek odpowiedzialnych za wiele czynności, w tym zmniejszania nieszczelności naczyń krwionośnych lub regeneracji chorej tkanki. „Chociaż same białka mogą być stosowane jako leki, lepiej jest użyć mRNA do produkcji białek terapeutycznych in situ, skutecznie programując komórki do produkcji leków” — wyjaśnia Urtti z Uniwersytetu Wschodniej Finlandii(odnośnik otworzy się w nowym oknie), gospodarza projektu. Aby dostarczyć mRNA do komórek docelowych, opracowano nanocząstki lipidowe wielkości wirusa, które wiążą i pakują mRNA. „Jeśli mRNA byłoby dostarczane samodzielnie, uległoby degradacji; a nawet nienaruszone i tak nie mogłoby dostać się do wnętrza komórek” — wyjaśnia Urtti. LNP zawierają różne lipidy i mogą być powlekane innymi materiałami, takimi jak kwas hialuronowy(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który naturalnie występuje w wielu tkankach, w tym w ciele szklistym. Aby LNP mogły przenikać przez tkanki oka, ich powierzchnia musi być naładowana ujemnie lub neutralnie. Są one następnie „zjadane” przez komórki docelowe (endocytoza), co umożliwia mRNA uruchomienie produkcji białka.
Testowanie terapii mRNA w komórkach i modelach zwierzęcych
Aby zrozumieć wpływ składu LNP, scharakteryzowano nanocząstki o różnych rozmiarach i podano je do hodowanych komórek siatkówki. „Co ciekawe, odkryliśmy, że pochłanianie przez komórki i produkcja białka nie zawsze są skorelowane, ponieważ różne LNP mogą uwalniać aktywne mRNA w różny sposób w komórkach” — zauważa Urtti. Ze względu na brak możliwości przewidzenia działania LNP za pomocą modelowania komputerowego, najbardziej obiecujące LNP zostały przetestowane jako zastrzyki do oka u królików i szczurów, a ich dystrybucję w siatkówce przeanalizowano przy użyciu metody opartej na spektrometrii mas. Aby ograniczyć testy na zwierzętach, opracowano metodę testowania 10 różnych LNP w jednym wstrzyknięciu. „Niektóre LNP dostały się do siatkówki po wstrzyknięciu do ciała szklistego skuteczniej niż tradycyjne nanocząstki, takie jak liposomy, a retencja LNP wynosiła ponad dwa miesiące — co jest obiecujące w przypadku zastrzyków o długim czasie działania" — dodaje Urtti. Niektóre LNP były również testowane jako krople do oczu w celu przekształcenia komórek rogówki na powierzchni oka w produkujące białka „fabryki”, a produkty białkowe mierzono w płynie łzowym. „W tym przypadku najlepsze wyniki uzyskaliśmy, stosując LNP pokryte kwasem hialuronowym, ponieważ przylegają one do mucyny powierzchni oka, co zapobiega ich wypłukiwaniu. Co więcej, te LNP wydają się «smaczniejsze» dla receptorów komórkowych” — zauważa Urtti.
Skuteczniejsze zastrzyki do oczu i leki miejscowe
Co najważniejsze, dostarczanie LNP przez wstrzyknięcie nie jest zależne od sekwencji nukleotydów(odnośnik otworzy się w nowym oknie), co oznacza, że metoda ta może być stosowana do dowolnego kodu mRNA, a to wprowadza kolejne możliwości leczenia siatkówki. W międzyczasie mRNA dostarczane w LNP może pobudzać produkcję białek na powierzchni oka, również niezależnie od kodu mRNA, dzięki czemu krople do oczu mogą być stosowane w leczeniu zapalenia błony naczyniowej oka (zapalenia oka), co obecnie jest możliwe tylko poprzez wstrzyknięcie. „Dłuższe przerwy między zastrzykami i miejscowym podawaniem leków pomogą zmniejszyć cierpienie pacjentów i obciążenie ochrony zdrowia” — mówi Urtti.
