Design af nanopartikler til graviditetssikre behandlinger

Alt for ofte betyder manglen på kliniske forsøg, at gravide kvinder lider, fordi tilgængelig medicin er ordineret off-label til dem eller slet ikke. En ny undersøgelse tilbyder proof of concept for de vigtige parametre til udvikling af graviditetssikre genterapier.

Effekten af ​​lipid-nanopartikler (LNP'er) er mere bredt værdsat, da COVID-19 mRNA-vaccinerne blev distribueret i hundredvis af millioner af mennesker, inklusive gravide. Forskere ved Carnegie Mellon University arbejder på at låse op for alle mulige nye terapier ved at behandle sygdom på genniveau.

"Når vi tænker på fremtiden for genetisk medicin, vil vi gerne forstå, hvad der også kunne være godt for gravide," siger Kathryn Whitehead.

Whitehead, professor i kemiteknik og biomedicinsk teknik, er blandt de første til at studere mRNA-levering under graviditet.

I et papir udgivet i PNAS , Whitehead giver strukturel vejledning om design af lipid-nanopartikler til sikker brug under graviditet. Lipid nanopartikler er de leveringsbærere, der bringer mRNA ind i celler.

Mange af spørgsmålene omkring genterapi hos gravide versus ikke-gravide mennesker har at gøre med leveringsmidlet. Det er ikke klart, om det samme leveringsmiddel kan bruges til alle, eller om et skal udvikles specielt til sikker brug under graviditet.

Whiteheads forskning giver indsigt i, hvordan ændringer under graviditeten ændrer nanopartikeladfærd sammenlignet med ikke-gravide mennesker.

Immunsystemet, og dets sædvanlige reaktion på noget fremmed, ændrer sig under graviditeten. Det er vigtigt at forstå ændringer i immunresponset på lipidnanopartikler på grund af potentielle toksiciteter og andre problemer.

Whiteheads undersøgelse viser, at virkningerne af lipid nanopartikler under graviditet er kemiafhængige. Inklusionen af ​​forskellige lipider i nanopartiklerne ændrer dens kemi, hvilket igen ændrer den måde, immunsystemet reagerer på.

I undersøgelsen kiggede forskerne på 260 forskellige lipider. De omfattede materialer, der vides at fungere godt uden at forårsage meget af en immunreaktion, materialer, der vides at fungere godt og forårsage en immunreaktion, og materialer, der vides at fungere dårligt.

Undersøgelsen viser, at de lipid-nanopartikler, der bruges i Whitehead-laboratoriet, ikke krydser ind i fosteret. Under graviditeten har kroppen forskellige barrierer for medicinafgivelse. En af de mest oplagte er moderkagen. Det er nøglen til at levere næringsstoffer til fosteret, samtidig med at det hæmmer transporten af ​​alt giftigt. De fleste terapier, som en kvinde har brug for, bør holdes ude af fosteret. Whiteheads forskning viser, at det er muligt at levere mRNA til moderkagen, uden at det akkumuleres i fosteret.

Der er en række sygdomme, hvor der er dysfunktion med moderkagen. En af de mest almindelige er præeklampsi. "Hvis vi kan levere mRNA til moderkagen, så åbner det muligheder for terapi og også for at udforske, hvorfor disse sygdomme opstår," siger Whitehead.

Forskere kiggede også på lipid-nanopartikler, der viste sig at være inflammatoriske i tidligere forskning, og fandt ud af, at de forhindrede fosterudviklingen. Dette bekræfter, at levering af en inflammatorisk lipidnanopartikel under graviditet er skadelig på en kvantitativ og strukturelt afhængig måde.

Der er visse kemier, for hvilke forskere kan forudsige, at alt, der indeholder den særlige strukturelle gruppe, vil forårsage et problem. Ved bedre at forstå struktur-funktion kan forskere mere præcist forudsige, hvilke lipider de skal bruge i fremtiden.

Samarbejdspartnere ved Magee-Womens Research Institute var medvirkende i de tidlige stadier af undersøgelsen. Som forskningen skrider frem, forbinder Whitehead sig med nye partnere der.

Whitehead siger, at dette arbejde med mRNA-levering under graviditet vil fremskynde designet af nye graviditetssikre behandlinger. Resultaterne kan føre til bedre behandlinger af moderlidelser som for tidlig fødsel eller præeklampsi, måske inden for det næste årti.

Flere oplysninger: Namit Chaudhary et al., Lipid nanopartikelstruktur og leveringsvej under graviditet dikterer mRNA-styrke, immunogenicitet og mødre- og føtale resultater, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2307810121

Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences

Leveret af Carnegie Mellon University Chemical Engineering