Bryde barrierer i lægemiddellevering med bedre lipid nanopartikler

"Vi genererer LNP'erne i high-throughput, og Greg og Michals team kan tilbyde high-throughput-analysen," sagde Yen. "Hvis man tjekker udgivelsen i dag, laver de typisk bare en eller to formuleringer, men for os er det anderledes. Vi kan generere store datasæt, og jeg tror, ​​det er grunden til, at vi kan have dette meget unikke og fede fund."

"Dette papir beskriver virkelig den metode, som vi vil anvende på de tusindvis af andre formuleringer, som vi har til hensigt at karakterisere," tilføjede Hura, som er en del af Berkeley Labs Biosciences-område. "Vi håber, at dette vil være en generel metode for folk til at optimere deres lipid-nanopartikler. Hvad enten det er vacciner, og igen, har vaccinerne fået den største opmærksomhed hidtil eller længere. Denne type terapi har en meget bred anvendelse ud over det. ."

Sådan bygger man en lipid-nanopartikel

Strukturerne af LNP'er påvirkes af, hvordan du blander dem, hvad du blander sammen og i hvilken rækkefølge. LNP'er har fire ingredienser - ioniserbare lipider, hjælpefosfolipider, kolesterol og polyethylenglycol-lipider (PEG-lipider) - og hver ingrediens har forskellige former. Plus, de kan kombineres i forskellige forhold, hvilket fører til et eksponentielt antal mulige formler. Yderligere komplicerer sagerne, LNP'erne ændrer sig med tiden. En formulering, der begynder som en pæn, tætpakket kugle vil til sidst forvandles til en mere uordnet struktur.

Forskere hos Genentech udviklede en robot-drevet arbejdsgang, der kan generere hundredvis af LNP-formuleringer på blot et par timer. Prøver af hver formulering bringes derefter til Berkeley Lab for at udføre small-angle X-ray scattering (SAXS) ved Advanced Light Source, en cirkulær partikelaccelerator, der skaber røntgenstråler med forskellige energier.

Den biologiske SAXS-strålelinje kan hurtigt behandle mange prøver, og i modsætning til andre former for røntgendiffraktion på biologiske materialer, behøver prøverne ikke at blive frosset eller krystalliseret - hvilket kan ændre strukturen af ​​LNP'erne og forhindre forskerne i at opdage, hvad LNP'er ville se ud ved fysiologiske temperaturer i den menneskelige krop. SAXS giver dem også mulighed for at tage snapshots af LNP'er på bestemte tidspunkter for at bestemme deres strukturelle levetid.

Derudover bruger Genentech-teamet en accelereret proces til at studere, hvordan LNP'er påvirker genekspression i deres målceller. Ved at kombinere alle disse fremskyndede teknikker er hele samarbejdet i stand til at screene potentielle LNP'er med en hidtil uset hastighed.

Yen planlægger at fortsætte med at bruge SAXS-strålelinjen til at studere små detaljer, såsom hvordan en ændring på 1 % i ingredienskoncentration eller brug af en ny maskine under produktionen kan påvirke LNP's cellulære aktivitet, såvel som store spørgsmål, såsom om LNP'er opfører sig anderledes, hvis de er transport af andre lasttyper, og hvordan de interagerer med forskellige målceller.

"Vi ved, at mRNA LNP'er virker, men der er stadig et stort vidensgab," sagde Yen. "Derfor føler jeg, at vores papir er en pioner på dette område, og forhåbentlig kan vi også generere mere data og forståelse for fremtidige applikationer."

Flere oplysninger: Michal Hammel et al., Korrelering af strukturen og gendæmpningsaktiviteten af ​​oligonukleotidfyldte lipid-nanopartikler ved brug af røntgenspredning med lille vinkel, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c01186

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Lawrence Berkeley National Laboratory