Новосибирск. 20 ноября. ИНТЕРФАКС - Новосибирские биологи изучили эффективность новых систем доставки матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК), разработанных специалистами Института тонких химических технологий им. М. В. Ломоносова (МИТХТ, Москва), сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири".
Результаты исследования, проведенного в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, опубликовано в журнале Pharmaceutics.
Отмечается, что поскольку мРНК не может проникнуть в клетку самостоятельно, для ее доставки обычно используются липосомы - небольшие пузырьки, состоящие из смеси заряженных и нейтральных липидов, однако кинетика поглощения и экспрессии мРНК изучена недостаточно хорошо.
Все липосомы имеют ограничения - при системном введении в организм они попадают в печень, где накапливаются и разрушаются.
В состав разработанных в МИТХТ липидных наночастиц входили катионные липиды (необходимые для связывания мРНК) в сочетании с нейтральными липидами-хелперами, которые после доставки в клетку помогают мРНК выходить в цитоплазму клетки для считывания с нее вирусного или опухолевого антигенного белка.
Особенность этих липосом в том, что катионный липид полностью состоит из природных компонентов: спермина, глицерина, холестерина. Благодаря такому составу ученым удалось снизить токсичность и повысить биоразлагаемость.
Ученые ИХБФМ охарактеризовали комплексы мРНК-липосом, оценив их физико-химические показатели (размеры и заряды), затем тестировали комплексы на культуре человеческих клеток.
В эксперименте на экспериментальных животных они изучали кинетику белка люциферазы светлячка, который был закодирован в мРНК в режиме долгосрочного отслеживания биолюминесценции.
Для этого определенное количество мРНК люциферазы в комплексах с липосомами вводили мышам внутримышечно.
Помимо изучения новых систем доставки ученые подбирали оптимальную структуру мРНК. РНК - это одноцепочечная молекула, которая должна иметь определенные модификации и структуры, чтобы предотвращать деградацию и обеспечивать стабильность молекулы.
Исследователи ввели новые нетранслируемые области в структуру мРНК (участки молекулы, которые не кодируют белки, но играют важную роль в регуляции экспрессии генов и стабильности мРНК). Это повлияло на увеличение количества считываемого с молекулы белка.
"Благодаря правильно подобранному составу липосом и оптимизированной структуре РНК нам удалось добиться продолжительной и высокоэффективной экспрессии мРНК как in vitro (в пробирке - ИФ), так и in vivo (на живом организме - ИФ). Результаты нашего in vivo исследования показали, что максимального накопления белка мы достигали на третьи сутки после введения мРНК, после чего сигнал начинал постепенно угасать, однако детектировался даже на девятый день после инъекции. Это превосходные результаты, имеющие большие перспективы, поскольку из литературных данных мы знаем, что обычно максимальная экспрессия трансгенного белка после доставки мРНК наступает через четыре-восемь часов и уже через сутки затухает", - отмечает научный сотрудник лаборатории биохимии нуклеиновых кислот ИХБФМ СО РАН Олег Марков.
Результаты исследований показывают многообещающее направление для профилактического использования в медицине, где требуется устойчивый синтез и непрерывное поступление терапевтических или защитных белков.
Как сообщалось, в ИХБФМ разрабатывают мРНК-вакцины на модели вируса гриппа. Ожидается, что скоро они получат результаты по противовирусному иммунитету, который запускается их мРНК-вакцинами. После отработки системы на моделях вируса специалисты планируют заняться тестированием и исследованием противоопухолевых вакцин.
За последние 10 лет, отмечает издание, терапия на основе мРНК показала значительный потенциал. Самым ярким примером стала массовая вакцинация против COVID-19 во время пандемии. Теперь с помощью мРНК-технологий ученые создают вакцины против вирусов и рака, а также терапевтические мРНК-препараты для лечения генетических и других заболеваний.
Массовое отравление школьников произошло в Красноярске
