Stabiele nanoblaasjes voor de afgifte van microRNA bij de behandeling van kanker

Onderzoekers van ICMAB presenteren een onderzoek naar nieuwe nanovesikels, bekend als quatsomen, die met succes zijn ontworpen om microRNA’s in te kapselen en af ​​te leveren voor de behandeling van tumoren. Deze nanoblaasjes worden geproduceerd door een eenvoudig GMP-conform proces, een onvermijdelijke vereiste voor het klinische gebruik van nieuwe kandidaat-geneesmiddelen. De studie, gepubliceerd in Kleinis belicht in het Women in Materials Science-nummer van Geavanceerde materialen.

“Het mooie van deze quatsomes-nanovesikels is dat ze gemakkelijk kunnen worden gemanipuleerd voor de afgifte van een verscheidenheid aan nucleïnezuren. Belangrijk is dat ze stabiel zijn bij kamertemperatuur, waardoor problemen worden vermeden die verband houden met de vereisten van de koudeketen”, zegt ICMAB-onderzoeker Nora Ventosa van de Nanomol-Bio Groep.

MicroRNA’s (ook bekend als miRNA’s) zijn kleine RNA-moleculen die de stabiliteit van andere RNA-moleculen (in het bijzonder messenger-RNA) kunnen verstoren. Ze hebben veel potentiële therapeutische toepassingen vanwege de centrale rol die ze spelen bij belangrijke ziekten. Deze moleculen worden echter nog steeds zelden gebruikt bij patiënten vanwege hun instabiliteit in de bloedbaan en hun slechte vermogen om specifieke weefsels te bereiken. Een mogelijke strategie om de klinische afgifte van miRNA’s in het lichaam te verbeteren, is ze in te kapselen in kleine dragers die de huidige tekortkomingen compenseren, zonder bijwerkingen en met andere complementaire functies.

Hiervoor hebben onderzoekers speciaal voor deze toepassing nanostructuren ontwikkeld en ontworpen, ook wel quatsomen genoemd, die zijn samengesteld uit twee gesloten lipidenlagen. In de nieuwe publicatie presenteren de onderzoekers een nieuw ontwikkelde formulering van quatsomen met een gecontroleerde structuur, samenstelling en pH-gevoeligheid.

De studie is het resultaat van een interdisciplinair team van onderzoekers van het Institute of Materials Science van Barcelona, ​​ICMAB-CSIC, het Vall d’Hebron Research Institute (VHIR)-UAB, het Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC), het Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), het CIBER-netwerk voor Bioengineering, Biomaterails and Nanomedicine (CIBER-BBN), het bedrijf Nanomol Technologies SL, het Technion-Israel Institute of Technology en het Institute for Complex Molecular Systems (ICMS).

“In dit onderzoek hebben we samengewerkt met ziekenhuizen, onderzoeksnetwerken en bedrijven. De verkregen succesvolle resultaten illustreren het belang van samenwerking over velden en buiten het academische systeem heen”, zegt Ventosa.

Deze nieuwe quatsomen kunnen worden gekoppeld aan het miRNA en intraveneus in het lichaam worden geïnjecteerd om te worden afgeleverd in primaire tumoren van neuroblastoom of op frequente plaatsen van metastase, zoals de lever of long, met een groter succes en stabiliteit dan wanneer het miRNA alleen zou worden geïnjecteerd . Eenmaal afgeleverd, heeft het miRNA een effect op de celproliferatie en overlevingsgerelateerde genen in de tumoren, waardoor de groeisnelheid van de tumor afneemt.

Veel eigenschappen maken quatsomen geschikt voor deze toepassingen: ze zijn minder dan 150 nm groot en zijn meer dan zes maanden stabiel in een vloeibare oplossing; ze hebben ook een instelbare pH-gevoeligheid, wat betekent dat verschillende pH-niveaus in de buurt verschillende reacties kunnen veroorzaken.

De productie van deze nanoblaasjes is geoptimaliseerd met het oog op hun uiteindelijke toepassing en om ervoor te zorgen dat ze in klinieken kunnen worden gebruikt. Via een groen en schaalbaar proces in één stap, DELOS genaamd, hebben onderzoekers een procedure ontworpen die volledig voldoet aan de Good Manufacturing Practice (GMP)-richtlijnen die zijn opgesteld door de Europese Unie. “Het is tijd om onze wetenschappelijke bevindingen te vertalen in het voordeel van patiënten”, zegt Ariadna Boloix, VHIR-onderzoeker.

In deze publicatie wordt de functionaliteit van quatsomen bij het afleveren van miRNA’s aangetoond met een specifieke extracraniële solide tumor die veel voorkomt bij pediatrische gevallen van kanker, bekend als neuroblastoom, die verantwoordelijk is voor ongeveer 15% van alle pediatrische sterfgevallen door kanker en waarvoor geen therapieën zijn voor patiënten met een hoog risico. De resultaten tonen aan dat quatsomen het miRNA beschermen tegen afbraak en de aanwezigheid ervan verhogen op onder meer lever-, long- en xenografted neuroblastoomtumoren.