Istraživači za isporuku lekova na Državnom univerzitetu Oregon razvili su uređaj sa potencijalom da poboljša gensku terapiju za pacijente sa naslednim bolestima pluća kao što je cistična fibroza.
U ćelijskim kulturama i modelima miševa, naučnici sa OSU College of Pharmaci demonstrirali su novu tehniku za aerosolizaciju inhalacijskih nanočestica koje se mogu koristiti za prenos RNK-a, tehnologije na kojoj se zasnivaju vakcine protiv COVID-19, u pluća pacijenata.
Nalazi su važni jer trenutna metoda nebulizacije za nanočestice ih podvrgava stresu smicanja, ometajući njihovu sposobnost da inkapsuliraju genetski materijal i uzrokujući da se agregiraju u određenim oblastima pluća, a ne da se ravnomerno šire, rekli su istraživači.
Studija koju je vodio Gaurav Sahai, profesor farmaceutskih nauka, objavljena je u ACS Nano.
Sahajeva laboratorija proučava lipidne nanočestice, ili LNP, kao sredstvo za isporuku gena sa fokusom na cističnu fibrozu, progresivni genetski poremećaj koji dovodi do uporne infekcije pluća i pogađa 30.000 ljudi u SAD, sa oko 1.000 novih slučajeva identifikovanih svake godine.
Jedan neispravan gen – regulator transmembranske provodljivosti cistične fibroze ili CFTR – uzrokuje bolest, koju karakteriše dehidracija pluća i nakupljanje sluzi koja blokira disajne puteve.
Lipidi su organska jedinjenja koja sadrže masne repove i nalaze se u mnogim prirodnim uljima i voskovima, a nanočestice su sićušni komadi materijala veličine od jednog do 100 milijarditog dela metra. Messenger RNA dostavlja instrukcije ćelijama za pravljenje određenog proteina.
Sa vakcinama protiv koronavirusa, mRNK koju nose lipidne nanočestice daje uputstva ćelijama da naprave bezopasan deo šiljastog proteina virusa, koji pokreće imuni odgovor tela. Kao terapija za cističnu fibrozu, genetski materijal bi popravio nedostatak u CFTR genu pacijenata.
„Koristili smo novi mikrofluidni čip koji pomaže u generisanju perja koje nose nanočestice i ne izazivaju smicanje“, rekao je Sahai. „Ovaj uređaj je zasnovan na sličnoj ideji ink-jet kertridža koji generiše perjanice za štampanje reči na papiru.“
Pre četiri godine, rekao je Sahai, startap sa sedištem u Oregonu pod nazivom Rare Air Health Inc. kontaktirao ga je u vezi sa izgledima za korišćenje mikrofluidne tehnologije za aerosolizaciju i isporuku lipidnih nanočestica.
Mikrofluidika je studija o tome kako se tečnosti ponašaju dok putuju ili su zatvorene u mikrominijaturizovanim uređajima opremljenim kanalima i komorama. Površinske sile, za razliku od volumetrijskih sila, dominiraju fluidima na mikroskali, što znači da tečnosti tamo deluju mnogo drugačije od onoga što se primećuje u svakodnevnom životu.
„Kada je Rare Air došao kod mene, mislio sam da bi uređaj mogao odlično da funkcioniše za naše potrebe, a ono što je usledilo su bile opsežne studije koje su pokazale superiornost ovog uređaja u stvaranju aerosolizovanih nanočestica u poređenju sa klinički korišćenim vibrirajućim mrežastim nebulizatorima“, rekao je Sahai.
„Uređaj ne dozvoljava da se nanočestice agregiraju i može da isporuči mRNA sa većom preciznošću od postojeće tehnologije. Dodatna cool stvar je to što se ovaj uređaj može digitalno kontrolisati, a Rare Air razvija prototipove za ljudsku upotrebu.“
Pored Sahaia, drugi istraživači iz države Oregon na studiji bili su Julia Eigeris, Jeonghvan Kim, Antoni Jozić i Elissa Bloom. Naučnici iz Funai Microfluidic Sistems iz Lekingtona, Kentaki, takođe su bili deo saradnje.
„Funai se fokusira na inkjet tehnologiju i izgradnju ovih čipova u velikom obimu; blisko su sarađivali kako bi omogućili da uređaj bude pogodan za aerosolizaciju“, rekao je Sahai, koji pored svoje uloge u OSU služi kao savetnik i konsultant za Rare Air. „Ova studija pokazuje brak između novih uređaja i nauke o formulaciji koja bi mogla imati veliki uticaj na zdravlje ljudi.“
