Нанотехнологии могут улучшить генную терапию слепоты

 Новое исследование OHSU, OSU использует липидные наночастицы для нацеливания на светочувствительные клетки глаза.

Используя нанотехнологии, которые позволили создать вакцины против COVID-19 на основе мРНК, новый подход к генной терапии может улучшить методы лечения наследственных форм слепоты.

Совместная группа исследователей из Университета здоровья и науки Орегона и Университета штата Орегон разработала подход, в котором используются липидные наночастицы — крошечные, сделанные в лаборатории шарики жира — для доставки нитей информационной рибонуклеиновой кислоты или мРНК внутрь глаза. Для лечения слепоты будет разработана мРНК для создания белков, которые редактируют генные мутации, наносящие вред зрению.

В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science Advances, команда демонстрирует, как их система доставки липидных наночастиц воздействует на светочувствительные клетки глаза, называемые фоторецепторами, как у мышей, так и у приматов. Наночастицы системы покрыты пептидом, который, как определили исследователи, притягивается к фоторецепторам.

«Наш пептид похож на почтовый индекс, а липидные наночастицы похожи на конверт, который отправляет генную терапию по почте», — объяснил соответствующий автор исследования Гаурав Сахай, доктор философии, доцент Фармацевтического колледжа ОГУ. у которого также есть совместная исследовательская работа в Глазном институте Кейси OHSU. «Пептид обеспечивает точную доставку мРНК к фоторецепторам — клеткам, на которые мы до сих пор не могли воздействовать липидными наночастицами».

«Более 250 генетических мутаций были связаны с наследственными заболеваниями сетчатки, но только одна из них имеет одобренную генную терапию», — добавила соавтор исследования Рене Райалс, доктор философии, доцент офтальмологии в Медицинской школе OHSU. ученый из Глазного института Кейси OHSU. «Улучшение технологий, используемых для генной терапии, может предоставить больше вариантов лечения для предотвращения слепоты. Результаты нашего исследования показывают, что липидные наночастицы могут помочь нам в этом».

В 2017 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило первую генную терапию для лечения наследственной формы слепоты. Многие пациенты испытали улучшение зрения и избавились от слепоты после прохождения терапии, которая продается под торговой маркой Luxturna. Он использует модифицированную версию аденоассоциированного вируса, или AAV, для доставки молекул, изменяющих гены.

Сегодняшняя генная терапия в значительной степени зависит от AAV, но у нее есть некоторые ограничения. Вирус относительно мал и физически не может содержать механизм редактирования генов для некоторых сложных мутаций. А генная терапия на основе AAV может доставлять только ДНК, что приводит к постоянному созданию молекул для редактирования генов, которые могут привести к непреднамеренным генетическим изменениям.

Липидные наночастицы являются многообещающей альтернативой, поскольку они не имеют ограничений по размеру, как AAV. Кроме того, липидные наночастицы могут доставлять мРНК, которая поддерживает активность механизма редактирования генов только в течение короткого периода времени, что может предотвратить нецелевое редактирование. Потенциал липидных наночастиц был дополнительно подтвержден успехом вакцин против COVID-19 на основе мРНК, в которых также используются липидные наночастицы для доставки мРНК. Они также были первыми вакцинами, разрешенными для лечения COVID-19 в Соединенных Штатах, благодаря скорости и объемам их производства.

В этом исследовании Сахай, Райалс и их коллеги продемонстрировали, что оболочка липидных наночастиц, покрытая пептидами, может быть направлена на фоторецепторные клетки в сетчатке, ткани в задней части глаза, которая обеспечивает зрение. В качестве первого доказательства концепции внутрь наночастиц была помещена мРНК с инструкциями по производству зеленого флуоресцентного белка.

После инъекции этой модели генной терапии на основе наночастиц в глаза мышей и нечеловеческих приматов исследовательская группа использовала различные методы визуализации для изучения обработанных глаз. Ткань сетчатки животных светилась зеленым, показывая, что оболочка липидных наночастиц достигла фоторецепторов и что мРНК, которые она доставила, успешно проникла в сетчатку и создала зеленый флуоресцентный белок. Это исследование знаменует собой первый случай, когда известно, что липидные наночастицы нацелены на фоторецепторы у нечеловекообразных приматов.

В настоящее время ученые работают над последующими исследованиями, чтобы количественно определить, сколько зеленого флуоресцентного белка экспрессируется в моделях сетчатки животных. Они также работают над созданием терапии с использованием мРНК, которая несет в себе код для молекул, редактирующих гены и Райалс продолжат разработку своей системы доставки генной терапии с помощью наночастиц при поддержке нового гранта в размере 3,1 миллиона долларов от Национального института глаз при Национальном институте здравоохранения.

Это исследование было поддержано Национальным глазным институтом (гранты 1R21EY031066, 1R01EY033423-01A1 и P30 EY010572), Орегонским Национальным центром исследований приматов (пилотный грант), стипендией PhRMA Predoctoral Drug Delivery Fellowship, Управлением программ исследовательской инфраструктуры Национального института здравоохранения (гранты P51). OD011092 и S10RR024585) и Исследования по предотвращению слепоты.

Марко Эррера-Баррера, Рене С. Райалс и Гаурав Сахай указаны в качестве соавторов патентной заявки, основанной на этом документе. рк.

В наших интересах обеспечения целостности нашего исследования и в рамках нашей приверженности общественной прозрачности, OHSU активно регулирует, отслеживает и управляет отношениями, которые наши исследователи могут поддерживать с организациями за пределами OHSU. Что касается этого исследования, Сахай имеет значительный финансовый интерес к Enterx Biosciences, компании, которая может иметь коммерческий интерес к результатам этого исследования и технологии. Ознакомьтесь с подробностями программы управления конфликтами интересов OHSU, чтобы узнать больше о том, как мы управляем этими деловыми отношениями.

Все исследования с участием животных в OHSU должны быть рассмотрены и одобрены университетским комитетом по уходу и использованию животных (IACUC). Приоритетом IACUC является обеспечение здоровья и безопасности субъектов исследований на животных. IACUC также рассматривает процедуры, обеспечивающие здоровье и безопасность людей, работающих с животными. IACUC проводит тщательную проверку всех предложений по исследованиям на животных, чтобы убедиться, что они оправдывают использование живых животных и выбранных видов; наметить шаги, чтобы свести к минимуму боль и дистресс; задокументировать соответствующую подготовку всего задействованного персонала; и установить путем подробного обзора опубликованных источников, что предлагаемое исследование не дублирует без необходимости предыдущее исследование. В OHSU нельзя работать с живыми животными без разрешения IACUC.

ССЫЛКА: Марко Эррера-Баррера, Рене К. Райалс, Милан Гаутам, Энтони Йозич, Мадлен Ландри, Татьяна Корзун, Мохит Гупта, Крис Акоста, Джонатан Стоддард, Рене Рейнага, Уэйн Четтер, Ник Джакомино, Олег Таратула, Конрой Сан, Андреас К. , Лауэр, Марта Нойрингер, Гаурав Сахай, «Липидные наночастицы, управляемые пептидами, доставляют мРНК в нервную сетчатку грызунов и нечеловеческих приматов», Science Advances, 11 января 2023 г., DOI: 10.1126/sciadv.add4623.

Источник