Инженеры разработали технологию быстрого тестирования систем доставки лекарств на рыбках данио
Инженеры MIT создали способ быстро тестировать сотни различных систем доставки лекарств в живых организмах. Это упрощает поиск перспективных методов доставки биологических препаратов (биологиков), включающих антитела, пептиды, РНК и ДНК, к пациентам.
В исследовании, опубликованном в журнале Integrative Biology, учёные использовали эту технологию для выбора материалов, эффективно доставляющих РНК в организмы рыбок данио и грызунов. Такая высокоскоростная проверка может помочь преодолеть одно из главных препятствий в разработке методов лечения на основе биологиков — сложность поиска безопасных и эффективных способов их доставки.
«Биологики — самая быстрорастущая область биотехнологий, поскольку они позволяют проводить высокоточный дизайн с уникальными таргетными свойствами. Однако доставка биологиков в поражённые ткани сложна из-за их значительно большего размера и сложности по сравнению с обычными лекарствами», — говорит старший автор работы Мехмет Фатих Яник.
Рыбки в потоке
Личинки рыбок данио прозрачны, что позволяет легко наблюдать эффекты генетических мутаций или препаратов. Ещё в 2010 году команда Яника разработала технологию для быстрого перемещения личинок на платформу для визуализации, их правильной ориентации и получения изображений. Анализ каждой личинки занимает менее 20 секунд.
В новом исследовании команда разработала технологию для инъекций РНК, доставляемой наночастицами — липидоидами, ранее созданными профессором Дэниелом Андерсоном. Эти жирные молекулы показали себя перспективными в качестве средств доставки для РНК-интерференции.
Группа Яника протестировала около 100 липидоидов, которые плохо показали себя в тестах на доставку РНК в клеточных культурах in vitro. Каждый липидоид был запрограммирован на доставку РНК, экспрессирующую флуоресцентный белок. Комплексы липидоид-РНК автоматически вводились в спинномозговую жидкость рыбки с помощью алгоритма компьютерного зрения. Процесс занимает около 14 секунд на одну рыбку.
Через несколько часов после инъекции исследователи визуализировали рыбок, чтобы увидеть флуоресценцию в мозге, указывающую на успешную доставку, поглощение клетками и экспрессию целевого белка.
Оказалось, что несколько липидоидов, плохо работавших на культурах клеток, эффективно доставляли РНК в модели на рыбках данио. Затем шесть случайно выбранных лучших и худших липидоидов протестировали на крысах. Корреляция между результатами на крысах и рыбках данио составила 97%, что указывает на пригодность рыбок данио в качестве модели для прогнозирования успеха доставки у млекопитающих.
«Возможность выявлять полезные наночастицы для доставки лекарств с помощью этой миниатюрной системы имеет большой потенциал для ускорения процесса открытий», — отмечает Дэниел Андерсон.
Новые направления
Исследователи теперь используют информацию об успешных липидоидах, чтобы попытаться создать ещё более эффективные варианты. «Если мы сможем выделить определённые конструктивные особенности по результатам скрининга, это поможет нам разработать более крупные комбинаторные библиотеки на основе этих лидеров», — говорит Яник.
В настоящее время лаборатория Яника использует эту технологию для поиска систем доставки, способных переносить биологики через гематоэнцефалический барьер.