Forskare från IOCB Prag har upptäckt en ny typ av ämnen som säkert kan transportera olika typer av nukleinsyror som används för terapeutiska ändamål till celler, från grundläggande byggstenar till långa kedjor av RNA eller DNA. Systemets universella karaktär skiljer det från befintliga lösningar och öppnar dörren för en mängd olika tillämpningar vid behandling av genetiska sjukdomar såväl som i mRNA -vacciner, som har blivit populära på senare tid. Resultaten av deras forskning publicerades i tidskriften Avancerade funktionella material .

Nukleinsyrorna DNA och RNA är främst kända som bärare av genetisk information. För närvarande, mRNA -molekylen, som ligger till grund för genetiska vacciner mot COVID-19, har väckt mycket uppmärksamhet. MRNA -molekylen fungerar som ett slags recept för syntes av ett specifikt protein, till exempel spikproteinet från coronaviruset, mot vilken organismen sedan börjar producera antikroppar naturligt. Denna syntes sker inom cellen, så den lämpliga molekylen måste först komma dit säkert.

"RNA är en mycket instabil substans som utsätts för snabb nedbrytning. För att överföra den till cellen överhuvudtaget, den måste förpackas för att skydda den från omgivningen och säkerställa säker transport till cellkroppen. Men det är inget trivialt problem, "förklarar Klára Grantz Šašková från gruppen Proteasar av mänskliga patogener vid IOCB Prag.

I terapi, lipider används i kombination med andra molekyler som kan klusteras med RNA och skapa nanopartiklar, där nukleinsyran är skyddad från sin omgivning. Denna princip används av de senaste mRNA -vaccinerna mot coronaviruset, till exempel.

"Eftersom olika RNA -molekyler av olika storlekar används för varje riktad terapi, tills nu har det funnits ett behov av att hitta en unik lipidsammansättning för varje specifik typ av RNA som kan packa molekylen, transporterar den in i cellen, och sedan släppa den. Dessutom, ett sådant paket måste vara säkert för människokroppen, och som avsevärt försvårar och bromsar utvecklingen, "säger Petr Cígler, som leder gruppen Synthetic Nanochemistry på IOCB Prague.

Ett team av forskare vid IOCB Prag under ledning av Petr Cígler och Klára Grantz Šašková i samarbete med forskare vid Institute of Molecular Genetics of the Czech Academy of Sciences, Charles University, och BIOCEV -centret har upptäckt en ny typ av nanopartiklar som, utan ytterligare komplicerade ändringar, kan transportera nukleinsyror av olika längd in i celler, från grundläggande byggstenar av nukleinsyror och kort siRNA som används i genetisk terapi till mRNA och långa DNA -kedjor. Dessa nanopartiklar, heter XMAN, är inte giftiga för kroppen och kan enkelt tränga in i cellkroppen och släppa ut sin last med jämförbar effektivitet för de flesta nukleinsyratyper.

"Det som gör våra föreningar speciella är att de fungerar universellt. Detta innebär att de kan transportera alla typer av nukleinsyra till celler, och de gör det med mycket liknande effektivitet. De kan också komma säkert in i celler som är mycket svåra att tränga igenom, såsom primära humana hepatocyter eller cellinjer från olika hematologiska cancerformer, som för närvarande representerar ett svårt terapimål, "säger Grantz Šašková.

"En annan stor fördel är deras långsiktiga stabilitet vid relativt normala temperaturer. Till skillnad från de mRNA-vacciner som för närvarande används, som måste förvaras vid minus 70 grader Celsius, våra nanopartiklar kan förvaras i flera månader i ett vanligt kylskåp, "tillägger Cígler.

Möjligheten att transportera molekyler av varierande storlek till celler gör det lättare att använda systemet även i genetiska terapier som skiljer sig mycket från varandra. Förutom mRNA -vacciner, dessa inkluderar sjukdomar såsom hemofili A eller cystisk fibros orsakad av otillräcklig produktion av ett visst protein. I sådana fall, mRNA -molekylen gör det möjligt för cellen att producera det saknade proteinet.

De nya molekylerna är också lämpliga för behandling av sjukdomar som orsakas av produktion av patologiska proteiner, såsom vissa former av livshotande amyloidos, där problem orsakas av det felaktiga proteinet transthyretin. I sådana fall är det möjligt att transportera ett kort segment av RNA som kallas siRNA (små störande RNA), som vid inträdet i cellen kan stänga av produktionen av det skadliga eller felaktiga proteinet.

Ytterligare forskning om nya lipidnanopartiklar kan leda till riktad transport till specifika celltyper, som, bland annat, är användbar för utvecklingen av personliga vacciner mot cancer eller RNA -läkemedel för behandling av neurodegenerativa sjukdomar.

Det nya universella systemet för att transportera terapeutiska nukleinsyror till celler har stor potential för utveckling av nya vacciner och läkemedel. Därför, IOCB TECH, dotterbolaget tech transfer office till IOCB Prag, arbetar intensivt med kommersialisering och förhandlar med möjliga partners från läkemedelsindustrin.