Стереохимия липидных наночастиц определяет безопасность и эффективность доставки мРНК

Исследователи из Института исследования угля Общества Макса Планка, Университета Хоккайдо и Университета Осаки обнаружили, что тонкие различия в молекулярной структуре могут оказывать существенное влияние на эффективность препаратов на основе мРНК. Результаты, опубликованные в Journal of the American Chemical Society, открывают путь к созданию более безопасных и эффективных вакцин и методов терапии.

Для доставки терапевтических нуклеиновых кислот, таких как мРНК, в клетки ученые используют липидные наночастицы (LNP) — крошечные носители на основе жиров, которые защищают хрупкий генетический материал, позволяя ему выживать в организме и достигать целевых клеток. Ключевым компонентом этих LNP являются ионизируемые липиды, которые помогают мРНК проникать в клетки и эффективно высвобождаться. Один из таких липидов, ALC-315, использовался в вакцине Pfizer/BioNTech против COVID-19.

Упущенное влияние стереохимии

Несмотря на безопасность и высокую эффективность вакцины, один удивительный факт оставался практически незамеченным: ALC-315 используется в виде смеси трёх стереоизомеров — молекул с одинаковой химической формулой, но различающихся трёхмерной структурой. Это различие нетривиально. Известно, что стереоизомеры могут вести себя по-разному в биологических системах, влияя на абсорбцию, распределение и метаболизм лекарств.

До сих пор три изомера ALC-315 — (S,S), (R,R) и мезо-форма — не изучались индивидуально в контексте эффективности LNP. В своей работе доктор Чандра Канта Де из Института Макса Планка и его коллеги впервые синтезировали и протестировали каждый чистый стереоизомер.

«Мы продемонстрировали, что стереохимия напрямую влияет как на эффективность, так и на безопасность LNP, — объясняет доктор Де. — В частности, мы обнаружили, что (S,S)-форма доставляет мРНК так же эффективно, как и стандартная смесь, но со значительно сниженной токсичностью».

Доктор Масуми Цуда из Университета Хоккайдо, проводившая биологический анализ изомеров ALC-315 вместе с профессором Шиней Танакой, заявила: «Мы были бы рады, если бы эти результаты исследований могли способствовать разработке более безопасных вакцин».

Эти выводы крайне актуальны, поскольку технология LNP быстро развивается за пределами вакцин против COVID-19, находя применение в генной терапии и персонализированных противораковых вакцинах. По мере развития следующего поколения терапевтических средств на основе мРНК потребность в точных, оптимизированных компонентах становится всё более важной. Исследование прокладывает путь к улучшенным составам LNP, предлагая потенциал для более безопасной и эффективной доставки мРНК в широком спектре будущих методов лечения.