Ny testmetode til at standardisere immunologisk evaluering af nukleinsyrenanopartikler

Terapeutiske nukleinsyrer - laboratorieskabte segmenter af DNA eller RNA, designet til at blokere eller modificere gener, kontrollere genekspression eller regulere andre cellulære processer - er et lovende, men stadig voksende område inden for biomedicinsk behandling, med flere lægemidler, der allerede er i brug og mange flere i forsøg. Nukleinsyrenanopartikler (NANP'er) er programmerbare samlinger, der udelukkende er lavet af nukleinsyrer med en række terapeutiske nukleinsyresekvenser indlejret i deres struktur i en specifik konfiguration, designet til emballering og levering af en række intercellulære eller ekstracellulære behandlinger samtidigt, at forårsage flere, terapeutiske handlinger menneskelige celler.

Måske forudsigeligt for en ny klasse af stoffer, denne lovende nye behandlingsform er ofte stødt ind i vanskeligheder i klinisk testning. Tilbagevendende problemer har afholdt mange produkter under udvikling fra at blive godkendt til brug, og har haft en afskrækkende effekt på fortsat forskning. De vigtigste af disse vanskeligheder har været ugunstige immunreaktioner som reaktion på leveringen af ​​NANP-baserede formuleringer.

I et papir i Naturprotokoller , nanoteknologiforskere Marina Dobrovolskaia fra Frederick National Laboratory for Cancer Research, og Kirill Afonin fra University of North Carolina i Charlotte, beskrive udviklingen af ​​en reproducerbar protokol, der nøjagtigt vurderer de kvalitative og kvantitative immunegenskaber af forskellige NANP'er, når de bruges til at levere terapeutiske nukleinsyrer.

"Ti til tyve procent af alle lægemidler er trukket tilbage under kliniske forsøg på grund af immunotoksicitet - nukleinsyreterapier er ikke en undtagelse, " sagde Afonin, hvis forskning, blandt andet, fokuserer på NANP-udvikling og forståelse af immunresponser på NANP'er. "Dette gælder især for NANP'er, fordi terapeutisk brug af nukleinsyrer er et relativt ungt område."

"Der er masser af ukendte immunkarakteristika ved NANP'er, der kan forhindre dem i at deltage i kliniske forsøg. Dette hæmmer forskning på området, fordi forskere ved, at efter milliarder af dollars i testudgifter, kan du stadig have et lægemiddel fejl på grund af en negativ immunreaktion i forsøg, " bemærkede han. "Så, dette er nøglen:hvordan kan vi nøje forudsige immunstimuleringen af ​​et lægemiddel, før vi putter det i en patient?"

Protokollen foreslået i papiret er en detaljeret trin-for-trin proces til vurdering af inflammatoriske egenskaber af et givet NANP-design, når det administreres til mennesker, ved at bruge humane perifere blodmononukleære celler ("hvide blodlegemer") som en testmodel. De in vitro-eksperimenter, der blev udført i papiret, brugte celler, frisktegnet og isoleret fra blodet fra over 100 raske menneskelige donorer, selvom papiret bemærker, at så få som tre donorer kunne være tilstrækkelige til at tage højde for individuel genetisk diversitet i immunceller.

"Siger efter et bredt udsnit i vores undersøgelser, vi brugte mere end 100 donorer, og blodet blev udtaget over forskellige perioder af året, så det var en meget heterogen pulje af blodlegemer, " bemærkede Afonin.

"Denne protokol er reproducerbar, og den bruger den mest nøjagtige model, " sagde han. "Det er mere forudsigende for cytokinstorme end dyremodeller, som er, ærligt talt, fantastiske. Dette gør det også overkommeligt for flere forskere, fordi de ikke skal arbejde med dyr."

En pålidelig og nøjagtig standardiseret protokol til vurdering af humant immunrespons på forskellige partikeldesigns kan være af stor værdi til at understøtte forskning i NANP'er, avisen argumenterer:"For yderligere at fremme oversættelsen af ​​NANP'er fra bænk til klinik, feltet har et stort behov for pålidelige eksperimentelle protokoller til vurdering af både sikkerhed og effektivitet af disse nye nanomaterialer."

"Dette er vigtigt, fordi der er hundredvis af forskere, der arbejder på NANP'er, og alle har deres egen foretrukne formulering, " sagde Afonin. "Problemet er, at de alle også bruger forskellige protokoller. Når du læser deres publikationer, det er svært at sige, hvilken formulering der er bedre, fordi de forhold, de har testet dem under, er helt anderledes - der er ingen harmoni."

Mens et toksisk immunologisk respons kan udelukke et specifikt NANP-design i at gå ind i kliniske forsøg, avisen bemærker, at i nogle terapier, nogle af de specifikke immunresponser forårsaget af nogle NANP'er kan, faktisk, være nyttig og ønsket.

Protokollen måler både den kvantitative karakter af cellens immunreaktion – omfanget af immunresponsen – og dens kvalitative karakter – hvilken nøjagtige slags kemiske reaktion(er) immunreaktionen forårsager.

"Den 'kvalitet', der måles her, er, hvilken slags interferoner eller cytokiner, der vil blive produceret som reaktion på den specifikke NANP, " sagde han. "Både kvalitet og kvantitet er afgørende spørgsmål. Og nogle gange er immunresponset ikke dårligt eller uønsket - ved at bruge denne protokol, vi kan vurdere kvaliteten og kvantiteten af ​​immunresponsen af ​​en specifik NANP, så den kan bruges - som en vaccineadjuvans, for eksempel."

Afonin er overbevist om, at protokollen producerer meget nøjagtige resultater på grund af de omfattende eksperimenter, der gik ind i dens design.

"Trinnene i denne protokol er blevet gennemtænkt og valideret for mere end 60 forskellige NANP-designs, genereret både af mit laboratorium og af andre mennesker i feltet - et meget repræsentativt udsnit, " understregede Afonin. "Vores mål er at harmonisere test og lave noget, der vil være en milepæl for fremtidig forskning."