Terapeutiska nukleinsyror—labbskapade segment av DNA eller RNA, designad för att blockera eller modifiera gener, kontrollera genuttryck eller reglera andra cellulära processer - är ett lovande men fortfarande framväxande område för biomedicinsk behandling, med flera läkemedel som redan används och många fler i försök. Nukleinsyrananopartiklar (NANP) är programmerbara sammansättningar gjorda uteslutande av nukleinsyror med ett antal terapeutiska nukleinsyrasekvenser inbäddade i sin struktur i en specifik konfiguration, designad för förpackning och leverans av ett antal intercellulära eller extracellulära behandlingar samtidigt, att orsaka flera, terapeutiska åtgärder mänskliga celler.

Kanske förutsägbart för en ny klass av droger, denna lovande nya behandlingsform har ofta stött på svårigheter i kliniska tester. Återkommande problem har hindrat många produkter under utveckling från att godkännas för användning, och har haft en avskräckande effekt på fortsatt forskning. De främsta av dessa svårigheter har varit ogynnsamma immunreaktioner som svar på tillförseln av NANP-baserade formuleringar.

I en tidning i Naturprotokoll , nanoteknikforskare Marina Dobrovolskaia från Frederick National Laboratory for Cancer Research, och Kirill Afonin från University of North Carolina i Charlotte, beskriva utvecklingen av ett reproducerbart protokoll som noggrant bedömer de kvalitativa och kvantitativa immunegenskaperna hos olika NANP när de används för att leverera terapeutiska nukleinsyror.

"Tio till tjugo procent av alla läkemedel dras tillbaka under kliniska prövningar på grund av immuntoxicitet - nukleinsyraterapier är inget undantag, sa Afonin, vars forskning, bland annat, fokuserar på NANP-utveckling och förståelse av immunsvar mot NANP. "Detta gäller särskilt för NANPs eftersom terapeutisk användning av nukleinsyror är ett relativt ungt område."

"Det finns många okända immunegenskaper hos NANP som kan hindra dem från att gå in i kliniska prövningar. Detta hämmar forskning inom området, eftersom forskare vet att efter miljarder dollar i testkostnader kan du fortfarande få ett läkemedel att misslyckas på grund av en negativ immunreaktion i försök, " noterade han. "Så, detta är nyckeln:hur kan vi noggrant förutsäga immunstimuleringen av ett läkemedel innan vi sätter det i en patient?"

Protokollet som föreslås i artikeln är en detaljerad steg-för-steg-process för att bedöma inflammatoriska egenskaper hos en given NANP-design när den administreras till människor, användande av humana perifera mononukleära blodceller ("vita blodkroppar") som en testmodell. De in vitro-experiment som utfördes i tidningen använde celler som nyligen tagits och isolerats från blodet från över 100 friska mänskliga donatorer, även om tidningen noterar att så få som tre donatorer kan vara tillräckliga för att ta hänsyn till individuell genetisk mångfald i immunceller.

"Vi siktar på ett brett urval i våra studier, vi använde mer än 100 givare och blodet togs under olika perioder av året, så det var en mycket heterogen pool av blodkroppar, " noterade Afonin.

"Detta protokoll är reproducerbart och det använder den mest exakta modellen, " sa han. "Det är mer förutsägande av cytokinstormar än djurmodeller, vilket är, uppriktigt sagt, Fantastisk. Detta gör det också överkomligt för fler forskare, eftersom de inte behöver arbeta med djur."

Ett tillförlitligt och korrekt standardiserat protokoll för att bedöma mänskligt immunsvar mot olika partikeldesigner kan vara av stort värde för att stödja forskning inom NANP, tidningen hävdar:"För att ytterligare främja översättningen av NANP från bänk till klinik, Fältet är i stort behov av tillförlitliga experimentella protokoll för bedömning av både säkerhet och effektivitet hos dessa nya nanomaterial."

"Detta är viktigt eftersom det finns hundratals forskare som arbetar med NANP och alla har sin egen föredragna formulering, ", sa Afonin. "Problemet är att de alla också använder olika protokoll. När du läser deras publikationer, det är svårt att säga vilken formulering som är bättre eftersom de förhållanden som de har testat dem under är helt olika - det finns ingen harmoni."

Även om ett toxiskt immunologiskt svar kan hindra en specifik NANP-design från att gå in i kliniska prövningar, tidningen noterar att i vissa terapier, några av de specifika immunsvar som orsakas av vissa NANP kan, faktiskt, vara användbar och önskad.

Protokollet mäter både den kvantitativa karaktären av cellens immunreaktion – skalan på immunsvaret – och den kvalitativa karaktären av den – vilken exakt typ av kemisk respons som immunreaktionen orsakar.

"Kvaliteten" som mäts här är vilken typ av interferoner eller cytokiner som kommer att produceras som reaktion på den specifika NANP, ", sa han. "Både kvalitet och kvantitet är avgörande frågor. Och ibland är immunsvaret inte dåligt eller oönskat - genom att använda detta protokoll, vi kan bedöma kvaliteten och kvantiteten av immunsvaret hos en specifik NANP så att den kan användas - som ett vaccinadjuvans, till exempel."

Afonin är övertygad om att protokollet ger mycket exakta resultat på grund av de omfattande experiment som gick in i dess design.

"Stegen i detta protokoll har genomtänkts och validerats för mer än 60 olika NANP-designer, genererad både av mitt labb och av andra personer på fältet – ett mycket representativt urval, ", betonade Afonin. "Vårt mål är att harmonisera tester och göra något som kommer att bli en milstolpe för framtida forskning."