Исследователи отслеживают мРНК, чтобы помочь рассчитать идеальный момент её "побега" из клетки

Эффективность терапевтического действия лекарств на основе мРНК напрямую зависит от того, насколько легко они проникают в клетки тканей. Исследователи из Технологического университета Чалмерса (Швеция) и компании AstraZeneca разработали новый метод детекции, который может ускорить и улучшить разработку липидных наночастиц — основного способа доставки мРНК в клетки.

"Мы разработали автоматизированный процесс для одновременного мониторинга и тестирования большого количества различных липидных наночастиц, что, как мы надеемся, упростит разработку новых лекарств", — говорит Майкл Мансон, постдок в R&D AstraZeneca, первый автор исследования, опубликованного в журнале Nature Communications Biology.

Матричная РНК (мРНК) — это код, который клетки используют для производства белков. Когда её вводят как лекарство или вакцину, клетки интерпретируют её как набор инструкций и используют свои собственные системы для производства нужных белков.

Одна из главных проблем — "заставить" клетки принять молекулы мРНК. Самый продвинутый способ — упаковать мРНК в липидную наночастицу. Эти частицы попадают в клетку внутри крупного пузырька — эндосомы, которая транспортирует своё содержимое к лизосомам ("станциям деградации"). Липидные наночастицы с мРНК должны покинуть эндосому в строго определённый момент, чтобы достичь цитоплазмы клетки, где производятся белки, до того как эндосома достигнет лизосомы. Иначе мРНК разрушится. Этот критический шаг называется "эндосомальный побег", и его точное время — решающий фактор эффективности лекарств на основе мРНК.

Отслеживание "побега"

Новое исследование описывает метод, позволяющий отслеживать и анализировать движение липидных наночастиц через клетку с помощью детектируемых флуоресцентных маркеров. Исследователи могут не только увидеть, была ли частица поглощена клеткой и производится ли закодированный белок, но и точно отследить, когда и где произошёл эндосомальный побег и в каком количестве. Для этого используется маркер — флуоресцентная версия белка Galectin-9, который накапливается, когда мРНК покидает эндосомы.

"Вместо того чтобы просто видеть, какие липидные наночастицы работают лучше, мы теперь можем понять, почему они работают оптимально, и использовать эти знания для разработки и тестирования новых улучшенных формул", — говорит Майкл Мансон.

Элин Эсбьёрнер, доцент химической биологии в Технологическом университете Чалмерса, объясняет важность максимально точной доставки мРНК в целевые клетки: "Чтобы снизить риск побочных эффектов, таких как активация иммунной системы липидными частицами, мы хотим использовать минимально возможную дозу. Это особенно важно для болезней, требующих длительного лечения. В таких случаях жизненно важно, чтобы момент эндосомального побега был рассчитан оптимально, чтобы мРНК попала в цитоплазму с максимальным эффектом".

Новый метод позволяет не только оценивать множество частиц одновременно, но и исследовать, насколько эффективно они доставляются и как функционируют в разных типах клеток. Это открывает путь к созданию препаратов, нацеленных на специфические ткани, например, лёгкие или печень.

"Липидные наночастицы работают по-разному в разных типах клеток. Формула, хорошо работающая для доставки в клетки печени, может значительно отличаться для клеток лёгких. Наш новый метод может помочь понять, почему существуют такие различия, и использовать эти знания для создания новых липидных наночастиц, адаптированных для разных мишеней в организме", — говорит Элин Эсбьёрнер.