Форма липидных наночастиц определяет их усвоение клетками: кубосомы сливаются с мембранами для эффективной доставки
Учёные обнаружили, что внутренняя структура крошечных частиц для доставки лекарств — липидных наночастиц — сильно влияет на то, насколько хорошо клетки их поглощают. Это открывает путь к созданию более эффективных вакцин и лекарств.
Исследование Университета RMIT и Университета Осаки, опубликованное в журнале Small, впервые показало, что частицы определённой формы поглощаются клетками до восьми раз эффективнее, чем другие. Это имеет важное значение для разработки мРНК-терапии.
Липидные наночастицы стали ключевой платформой для доставки лекарств и генов, о чём свидетельствует успех мРНК-вацин от COVID-19.
Однако понимание того, как эффективнее доставлять эти мРНК-терапии в целевые клетки, остаётся ограниченным, объяснила первый автор исследования Сью Лин Яп.
"Одна из главных проблем в наномедицине заключается в том, что большинство наночастиц поглощаются клетками по путям, которые захватывают и разрушают их. Исследования показывают, что менее 2% генной терапии успешно достигают своей цели внутри клетки", — сказала Яп, которая завершает работу над докторской диссертацией в Университете RMIT в Австралии.
Эти наночастицы имеют разную внутреннюю структуру: слоистую (липосомы) или более сложную трёхмерную кубическую форму (кубосомы). Исследователи обнаружили, что эта форма сильно влияет на пути их проникновения в клетки.
Кубосомы — это наноразмерные частицы, формирующиеся в результате самосборки липидов в воде. Липиды самоорганизуются в сложную трёхмерную кубическую структуру с водными каналами и липидными мостиками по всей частице, что позволяет упаковывать в них низкомолекулярные лекарства.
In vitro тесты на линии эпителиальных клеток показали, что кубосомы проникают в клетки наиболее эффективно.
Исследование выявило, что вероятность попадания кубосом в клетки была в восемь раз выше, чем у липосом, которые используются в большинстве современных липидных наномедицинских препаратов и коммерческих продуктов.
Это открытие открывает новое направление в дизайне липидных наночастиц для более эффективной доставки лекарств.
"Мы обнаружили действительно интересный факт: эти частицы не полагаются только на обычные активные процессы для проникновения в клетки, такие как эндоцитоз, когда клетка их "заглатывает", — сказала Яп.
"Мы выяснили, что кубосомы также могут проникать в клетки другими, более пассивными путями, например, напрямую сливаясь с клеточной мембраной, по сути, обходя клеточные барьеры, которые обычно их разрушают.
"Далее мы планируем изучить, как эти структурированные наночастицы ведут себя в организме и можно ли их настроить для более точного нацеливания на определённые ткани или заболевания", — добавила она.
Новаторское исследование проводилось под руководством авторов-корреспондентов: заслуженного профессора Калума Драммонда AO, профессора Шарлотты Конн и доктора Ньема Трана из Университета RMIT в сотрудничестве с исследователями из Университета Осаки (Япония).
Работа велась на нескольких объектах, включая Австралийский синхротрон (ANSTO), Центр микро- и наноисследований RMIT (MNRF), Лабораторию молекулярной сборки RMIT, Центр визуализации Яна Холмса (Институт Bio 21) и Биофотонную лабораторию (Центр исследований иммунологии) Университета Осаки.
Статья "The Internal Nanostructure of Lipid Nanoparticles Influences Their Diverse Cellular Uptake Pathways" опубликована в журнале Small (DOI:10.1002/smll.202500903).