Zajednički tim istraživača sa Univerziteta za zdravlje i nauku Oregon i Državnog univerziteta Oregon razvio je pristup koji koristi lipidne nanočestice — sićušne, laboratorijski napravljene kuglice masti — da isporuče nizove ribonukleinske kiseline ili mRNK unutar oka. Za lečenje slepila, mRNA će biti dizajnirana da stvara proteine koji uređuju mutacije gena koji oštećuju vid.
U studiji objavljenoj danas u Science Advances, tim pokazuje kako njegov sistem za isporuku lipidnih nanočestica cilja ćelije osetljive na svetlost u oku, koje se nazivaju fotoreceptori, i kod miševa i kod neljudskih primata. Nanočestice sistema su obložene peptidom za koji su istraživači identifikovali da ga privlače fotoreceptori.
„Naš peptid je kao poštanski broj, a lipidne nanočestice su slične omotu koji šalje gensku terapiju poštom“, objasnio je autor studije, dr Gaurav Sahai, vanredni profesor na Farmaceutskom fakultetu OSU. koji takođe ima zajednički istraživački sastanak na OHSU Casei Eie Institute. „Peptid osigurava da se mRNA precizno isporučuje fotoreceptorima – ćelijama koje do sada nismo bili u mogućnosti da ciljamo lipidnim nanočesticama.“
„Više od 250 genetskih mutacija je povezano sa naslednim bolestima mrežnjače, ali samo jedna ima odobrenu gensku terapiju“, dodala je koautorka studije dr Rene Rajals, docent oftalmologije na Medicinskom fakultetu OHSU i naučnik na OHSU Casei Eie Institute. „Unapređenje tehnologija koje se koriste za gensku terapiju može pružiti više opcija lečenja za sprečavanje slepila. Nalazi naše studije pokazuju da bi lipidne nanočestice mogle da nam pomognu da uradimo upravo to.“
U 2017. godini, Uprava za hranu i lekove odobrila je prvu gensku terapiju za lečenje naslednog oblika slepila. Mnogi pacijenti su doživeli poboljšanje vida i pošteđeni su slepila nakon terapije, koja se prodaje pod brendom Lukturna. Koristi modifikovanu verziju virusa povezanog sa adeno, ili AAV, za isporuku molekula za reviziju gena.
Današnje genske terapije u velikoj meri se oslanjaju na AAV, ali ima neka ograničenja. Virus je relativno mali i ne može fizički da sadrži mašineriju za uređivanje gena za neke složene mutacije. A genska terapija zasnovana na AAV-u može samo da isporuči DNK, što rezultira stalnim stvaranjem molekula za uređivanje gena što može dovesti do nenamernih genetskih izmena.
Lipidne nanočestice su obećavajuća alternativa jer nemaju ograničenja veličine kao AAV. Pored toga, lipidne nanočestice mogu da isporuče mRNA, koja održava mašineriju za uređivanje gena aktivnom samo u kratkom vremenskom periodu, tako da može sprečiti izmene koje nisu u cilju. Potencijal lipidnih nanočestica dodatno je dokazan uspehom vakcina protiv COVID-19 zasnovanih na iRNK, koje takođe koriste lipidne nanočestice za isporuku mRNK. One su takođe bile prve vakcine koje su odobrene za COVID-19 u Sjedinjenim Državama, zahvaljujući brzini i količini kojom se mogu proizvoditi.
U ovoj studiji, Sahai, Rials i kolege su pokazali da se školjka lipidnih nanočestica prekrivena peptidima može usmeriti ka fotoreceptorskim ćelijama u retini, tkivu u zadnjem delu oka koje omogućava vid. Kao prvi dokaz koncepta, mRNA sa uputstvima za pravljenje zelenog fluorescentnog proteina postavljena je unutar nanočestica.
Nakon ubrizgavanja ovog modela genske terapije zasnovane na nanočesticama u oči miševa i neljudskih primata, istraživački tim je koristio različite tehnike snimanja da bi pregledao tretirane oči. Retinalno tkivo životinja je sijalo zeleno, što ilustruje da je školjka lipidne nanočestice stigla do fotoreceptora i da je mRNA koju je isporučila uspešno ušla u retinu i stvorila zeleni fluorescentni protein. Ovo istraživanje je prvi put da se zna da su lipidne nanočestice ciljale fotoreceptore kod primata koji nije čovek.
Naučnici trenutno rade na naknadnim istraživanjima kako bi kvantifikovali koliko je zelenog fluorescentnog proteina izraženo u modelima mrežnjače životinja. Takođe rade na razvoju terapije sa mRNA koja nosi kod za molekule za uređivanje gena.
Sahai i Rials će nastaviti da razvijaju svoj sistem isporuke genske terapije nanočesticama uz podršku novog granta od 3,1 miliona dolara Nacionalnog instituta za oči Nacionalnog instituta za zdravlje.
