Экспрессия EGFP (зеленый цвет) в печени через 24 часа после введения LNP-РНК, содержащей мРНК EGFP. CL4F 8-6 использовали для синтеза LNP-РНК. Слева, управление; центр, 0,5 мг/кг мРНК EGFP; справа, 1,5 мг/кг мРНК EGFP. Кровеносные сосуды окрашены в красный цвет. Авторы и права: Кадзуки Хашиба, Юсуке Сато и др. Маленькая наука9 ноября 2022 г.
Информационная РНК (мРНК) — это биологические молекулы, которые передают информацию, закодированную генами в ядре, в цитоплазму для синтеза белка рибосомами. Последовательности мРНК могут быть сконструированы для кодирования определенных белков; наиболее известным примером этого являются мРНК-вакцины для COVID-19.
Молекулы мРНК большие и химически нестабильные, поэтому для доставки мРНК в клетки необходимо использовать вектор. Одной из самых передовых технологий доставки мРНК являются липидные наночастицы (ЛНЧ), которые состоят из ионизируемых липидов, холестерина, хелперных липидов и полиэтиленгликоля.
Группа исследователей под руководством доцента Юсуке Сато и профессора Хидэёси Харашима с факультета фармацевтических наук Университета Хоккайдо и Кадзуки Хашиба из корпорации Nitto Denko разработали новый разветвленный ионизируемый липид, который при включении в LNP значительно увеличивает эффективность доставки мРНК. Их результаты были опубликованы в журнале Маленькая наука.
Предыдущая работа показала, что ионизируемые липиды с разветвленными хвостами повышают эффективность доставки мРНК с помощью LNP. Однако две основные проблемы препятствуют систематическому анализу действия разветвленных ионизируемых липидов. Во-первых, разветвление хвоста приводит к огромному разнообразию химических веществ; во-вторых, количество коммерчески доступных разветвленных ионизируемых липидов ограничено.
Чтобы преодолеть эти препятствия, исследователи создали систематизированную библиотеку липидов разветвленных ионизируемых липидов и ограничили эту библиотеку определенным подмножеством разветвленных липидов, которые можно было описать всего двумя параметрами: общим числом атомов углерода и симметрией. Затем они проверили 32 липида в этой библиотеке на их влияние на стабильность LNP, содержащих мРНК (LNP-RNA).
Поперечное сечение LNP-РНК. мРНК (красная) инкапсулирована липидами (синие сферы с хвостами; изображение: Юсуке Сато). Кредит: Юсуке Сато
Группа обнаружила, что LNP-РНК, содержащие высокосимметричные разветвленные липиды, обладают большей микровязкостью, а более высокая микровязкость положительно коррелирует с повышенной стабильностью LNP-РНК при хранении. Высокосимметричные разветвленные липиды в LNP-РНК также положительно коррелируют с экспрессией белка в печени и селезенке у мышей. Они определили, что длина разветвленной цепи влияет на избирательность органов.
Наиболее стабильное хранение и наиболее эффективная доставка мРНК были достигнуты с помощью ветвящегося липида CL4F 8-6. Авторы продемонстрировали, что этот конкретный липид можно использовать в LNP, предназначенных для редактирования генов, достигая 77%-ной супрессии гена-мишени у мышей всего за одну дозу LNP.
Структура CL4F 8-6, разветвленного ионизируемого липида, наиболее эффективно увеличивающего стабильность при хранении и доставку LNP-РНК (Изображение: Юсуке Сато). Кредит: Юсуке Сато
Это исследование показало, что разветвленные липиды с высоким уровнем симметрии способствуют оптимальным свойствам LNP для эффективной внутриклеточной доставки и стабильных составов. Будущая работа будет сосредоточена на разработке расширенных библиотек липидов для понимания свойств других разветвленных липидов и может привести к разработке новых липидов.
Дополнительная информация:
Казуки Хашиба и др., Разветвленные ионизируемые липиды могут повышать стабильность, фузогенность и функциональную доставку мРНК, Маленькая наука (2022). DOI: 10.1002/smsc.202200071
Предоставлено Университетом Хоккайдо.
Цитата: Эффективная доставка мРНК с помощью разветвленных липидов (2022 г., 10 ноября), получено 10 ноября 2022 г. с https://phys.org/news/2022-11-efficient-mrna-delivery-lides.html.
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
