Vakcine i terapije zasnovane na RNK-u se mogu lakše isporučiti zbog netoksičnog polimera koji štiti RNK i kontroliše njeno oslobađanje unutar ćelija.
Pojava vakcina koje koriste mesindžer RNK (mRNK) za usmeravanje sinteze imunogenih proteina, najpoznatije u vakcinama protiv COVID-19, stimuliše istraživače da pronađu bolje načine da mRNA održe stabilnom i da je efikasno isporuče.
Tim na Univerzitetu u Tokiju, sa saradnicima u Japanu i Kini, sada je razvio polimere koji mogu da stupe u interakciju sa, stabilizuju i oblože mRNA, omogućavajući veoma efikasnu isporuku u kultivisane ljudske ćelije i ćelije živih miševa. Svoj rad su objavili u časopisu Nauka i tehnologija naprednih materijala.
„Pored vakcina za zarazne bolesti, mRNA predstavlja obećavajuće puteve za tretmane bez presedana kao što su terapije zamene proteina, uređivanje gena i imunoterapije“, kaže Horacio Kabral iz tima Univerziteta u Tokiju. „Ali da bi se otključao puni potencijal ovih naprednih terapija, razvoj bezbednih i efikasnih sistema nosača je najvažniji.“
Istraživači su istraživali načine da fino podese strukturu svojih polimernih molekula kako bi im omogućili interakciju sa mRNA kako bi je zaštitili. Biokompatibilni i netoksični polimeri su bili tipa koji se naziva blok-kopolimeri, izgrađeni od naizmeničnih segmenata različitih hemijskih grupa, u ovom slučaju polietilen glikola i poliglicerola.
Ali ključ za postizanje odgovarajuće interakcije sa mRNK bio je vezivanje specifičnih pozitivno naelektrisanih aminokiselinskih grupa na dugu polimernu kičmu. Pozitivno naelektrisanje generalno privlači polimer na negativno naelektrisanu RNK, a izabrane aminokiseline su takođe mogle da stupe u interakciju sa delovima mRNK u procesu koji se naziva pi–pi (π–π) slaganje. Ovo uključuje interakcije između elektrona u osobini koja se zove pi veze u cikličnim molekularnim prstenovima naslaganim jedan pored drugog u molekulima koji su u interakciji.
„Ovo je veoma prilagodljiv pristup, koji omogućava fino podešavanje interakcija našeg polimera sa mRNA“, kaže Kabral. Kao rezultat toga, mRNA je stabilizovana veoma efikasno, prevazilazeći glavni nedostatak nestabilnosti koji se nalazi kod alternativnih pristupa.
Polimer i mRNA su se spontano sastavili u sferične snopove – micele – koji su efikasno isporučili teret mRNK u kultivisane ćelije, a takođe i u ćelije miša nakon intramuskularne injekcije. mRNA se lako oslobađala unutar ćelija da bi generisala proteine koje je kodirala sa visokom efikasnošću i znatno duže od alternativnih pristupa.
„Ovaj posao je bio veoma izazovan zbog delikatne prirode mRNK, veoma krhkog molekula kojem je potrebna zaštita izvan ciljnih ćelija, ali neposredna izloženost ćelijskoj mašineriji jednom unutra“, kaže Kabral. On dodaje: „Naš uspeh je uzbudljiv zbog njegovog potencijala da transformiše tehnologije isporuke mRNA, omogućavajući precizno inženjerstvo, inovativne strategije oslobađanja i prevazilaženje kritičnih barijera kako bi se poboljšala stabilnost i efikasnost u terapijama zasnovanim na mRNA.“
