Наночастицы, имитирующие оболочку вируса гриппа, улучшают доставку мРНК в клетки

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новый и потенциально более эффективный способ доставки матричной РНК (мРНК) в клетки. Их подход заключается в упаковке мРНК в наночастицы, имитирующие вирус гриппа — естественно эффективное средство доставки генетического материала, такого как РНК, внутрь клеток.

Новые наночастицы описаны в статье, опубликованной в журнале Angewandte Chemie International Edition.

Работа решает ключевую проблему в области доставки лекарств: безопасное попадание крупных биологических молекул в клетки и их защита от органелл, называемых эндосомами. Эти крошечные пузырьки, заполненные кислотой внутри клетки, служат барьером, который захватывает и переваривает крупные молекулы. Чтобы терапевтические агенты выполнили свою функцию внутри клетки, им необходим способ вырваться из эндосом.

«Современные методы доставки мРНК не имеют эффективных механизмов выхода из эндосом, поэтому количество мРНК, которое действительно высвобождается в клетки и оказывает эффект, очень мало. Большая часть введенной мРНК тратится впустую», — пояснил старший автор Лянфан Чжан.

Достижение эффективного выхода из эндосомы стало бы прорывом для мРНК-вакцин и терапий. «Если можно доставить больше мРНК в клетки, это означает, что можно использовать гораздо меньшую дозу мРНК-вакцины, что может снизить побочные эффекты при сохранении эффективности». Это также может улучшить доставку малой интерферирующей РНК (миРНК), используемой в некоторых формах генной терапии.

В природе вирусы отлично справляются с выходом из эндосомы. Вирус гриппа A, например, имеет на поверхности специальный белок гемагглютинин, который при активации кислотой внутри эндосомы заставляет вирус сливать свою мембрану с мембраной эндосомы. Это открывает эндосому, позволяя вирусу высвободить свой генетический материал в клетку-хозяина, не будучи уничтоженным.

Команда разработала наночастицы для доставки мРНК, имитирующие эту способность вируса гриппа. Для их создания исследователи генетически модифицировали лабораторные клетки, чтобы они экспрессировали белок гемагглютинин на своих мембранах. Затем они отделили мембраны от клеток, разбили их на мелкие фрагменты и покрыли ими наночастицы из биоразлагаемого полимера, предварительно упакованные молекулами мРНК.

Конечный продукт — наночастица, подобная вирусу гриппа, которая может проникнуть в клетку, вырваться из эндосомы и высвободить свою полезную нагрузку мРНК для выполнения задачи: дать клетке инструкцию по производству белков.

Исследователи протестировали наночастицы на мышах. Частицы были нагружены мРНК, кодирующей биолюминесцентный белок ципридиновую люциферазу. Их вводили интраназально (мыши вдыхали капли раствора) и внутривенно. Визуализация и анализ крови мышей показали значительный биолюминесцентный сигнал. Это стало доказательством того, что наночастицы эффективно доставили свою мРНК в клетки in vivo.

Сейчас исследователи тестируют свою систему для доставки терапевтических мРНК и миРНК.