Præcisionslungemedicin:Ingeniører målretter mod lungesygdom med lipidnanopartikler

Penn Engineers har udviklet et nyt middel til at målrette lungerne med lipid-nanopartikler (LNP'er), de små kapsler, der bruges af Moderna og Pfizer-BioNTech COVID-19-vaccinerne til at levere mRNA, hvilket åbner døren til nye behandlinger for lungesygdomme som cystisk fibrose.

I et papir i Nature Communications , Michael J. Mitchell, lektor ved Institut for Bioteknik, demonstrerer en ny metode til effektivt at bestemme, hvilke LNP'er, der sandsynligvis binder til lungerne i stedet for leveren. "Den måde leveren er designet på," siger Mitchell, "LNP'er har en tendens til at filtrere ind i leverceller og kæmper for at komme andre steder hen. At kunne målrette mod lungerne er potentielt livsændrende for en person med lungekræft eller cystisk fibrose."

Tidligere undersøgelser har vist, at kationiske lipider - lipider, der er positivt ladede - er mere tilbøjelige til at levere deres indhold til lungevæv med succes. "Men de kommercielle kationiske lipider er normalt meget positivt ladede og giftige," siger Lulu Xue, en postdoktor i Mitchell Lab og avisens første forfatter. Da cellemembraner er negativt ladede, kan lipider med en for stærk positiv ladning bogstaveligt talt rive målceller fra hinanden.

Typisk ville det kræve hundredvis af mus individuelt at teste medlemmerne af et "bibliotek" af LNP'er - kemiske varianter med forskellige strukturer og egenskaber - for at finde en med en lav ladning, der har større sandsynlighed for at levere en medicinsk nyttelast til lungerne.

I stedet brugte Xue, Mitchell og deres samarbejdspartnere det, der er kendt som "stregkodet DNA" (b-DNA) til at mærke hver LNP med en unik streng af genetisk materiale, så de kunne injicere en pulje af LNP'er i blot en håndfuld dyremodeller . Når først LNP'erne havde forplantet sig til forskellige organer, kunne b-DNA'et scannes, som en genstand i supermarkedet, for at bestemme, hvilke LNP'er der endte i lungerne.

Efter at have identificeret en LNP, der med succes trængte ind i lungeceller, administrerede Xue, Mitchell og deres samarbejdspartnere molekylet til mus, der led af lungekræft:Behandlingen havde en udtalt og positiv effekt, der drastisk reducerede tumorstørrelsen ved at levere en streng af mRNA og gRNA, der undertrykker væksten af ​​lungetumorer. "Denne teknologi vil hjælpe med at accelerere udviklingen af ​​mRNA-terapi ud over leveren," siger Xue og peger på teknikkens hastighed, lave omkostninger og effektivitet.

Flere oplysninger: Lulu Xue et al, High-throughput stregkodning af nanopartikler identificerer kationiske, nedbrydelige lipidlignende materialer til mRNA-levering til lungerne i kvindelige prækliniske modeller, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45422-9

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af University of Pennsylvania