Het oversteken van de bloed-hersenbarrière: het lipide nanodeeltje platform levert mRNA aan de hersenen via intraveneuze injectie

Wetenschappers van de ICAHN School of Medicine op Mount Sinai hebben een lipide nanodeeltjesysteem ontwikkeld dat in staat is boodschapper RNA (mRNA) aan de hersenen te leveren via intraveneuze injectie, een uitdaging die al lang beperkt is door de beschermende aard van de bloed-hersenbarrière.

De bevindingen, in muismodellen en geïsoleerd menselijk hersenweefsel, werden gepubliceerd in Natuurmaterialen in een artikel getiteld “Blood-Brain-Barrier-Crossing Lipide Nanodeeltjes voor mRNA-afgifte aan het centrale zenuwstelsel.”

Ze demonstreren het potentieel van deze technologie om de weg vrij te maken voor toekomstige behandelingen voor een breed scala van aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, amyotrofe laterale sclerose, hersenkanker en drugsverslaving.

De bloed-hersenbarrière dient als een beschermend schild, waardoor veel stoffen worden voorkomen-inclusief mogelijk gunstige therapieën-van het bereiken van de hersenen.

Terwijl Eerder onderzoek van de berg Sinaï Een platform geïntroduceerd voor het transport van grote biomoleculen zoals eiwitten en oligonucleotiden naar het centrale zenuwstelsel, deze nieuwe studie richt zich op een andere aanpak: het gebruik van speciaal ontworpen lipide nanodeeltjes om mRNA over de barrière te transporteren.

Door mRNA in de hersenen te krijgen, kunnen wetenschappers hersencellen instrueren om therapeutische eiwitten te produceren die kunnen helpen bij het behandelen of voorkomen van ziekten door ontbrekende eiwitten te vervangen, schadelijke te verminderen of de verdediging van het lichaam te activeren.

“Onze studie toont aan dat deze bloed-hersenbarrière-kruisende lipide nanodeeltjes (BLNP’s) veilig en efficiënt mRNA in de hersenen kunnen leveren” Lid van het Icahn Genomics Institute en het Marc en Jennifer Lipschultz Precision Immunology Institute, aan de ICAHN School of Medicine op Mount Sinai.

“Dit zou kansen kunnen openen om op mRNA gebaseerde therapieën te gebruiken voor een verscheidenheid aan neurologische en psychiatrische aandoeningen.”

Het onderzoeksteam heeft een bibliotheek met lipiden ontworpen en getest om hun vermogen om de bloed-hersenbarrière over te steken te optimaliseren. Door een reeks structurele en functionele analyses identificeerden ze een loodformulering, Mk16 BLNP genoemd, die een aanzienlijk hogere mRNA -afgifte -efficiëntie vertoonde dan bestaande lipide nanodeeltjes goedgekeurd door de Food and Drug Administration (FDA).

Dit systeem maakt gebruik van natuurlijke transportmechanismen in de bloed-hersenbarrière, inclusief caveolae- en y-secretase-gemedieerde transcytose, om nanodeeltjes over de barrière te verplaatsen, zeggen de onderzoekers.

In studies met behulp van muismodellen van ziekten heeft het BLNP -platform met succes therapeutische mRNA’s op de hersenen geleverd, wat het potentieel voor klinische toepassing aantoont.

“Ons lipide nanodeeltjessysteem is een belangrijke stap in de poging om op mRNA gebaseerde behandelingen te ontwikkelen voor aandoeningen van het centrale zenuwstelsel”, zegt Dr. Dong.

“De studie biedt een proof of concept dat een dergelijke benadering levensvatbaar is en kan worden aangepast voor een reeks ziekten waarbij gentherapie of mRNA -therapeutica een rol kunnen spelen.”

De onderzoekers merken op dat aanvullende studies nodig zijn om de veiligheid en werkzaamheid op lange termijn te beoordelen, inclusief toxicologiestudies in overeenstemming met de FDA-richtlijnen. Toekomstig onderzoek zal zich richten op het verfijnen van de technologie voor klinische vertaling.

“Onze bevindingen benadrukken het potentieel van lipide-nanodeeltjes bij het overwinnen van een van de grootste uitdagingen bij de behandeling van hersenziekten”, zegt co-correspondende senior auteur Eric J. Nestler, MD, Ph.D., directeur van het Friedman Brain Institute, Dean voor Academic Affairs, en Nash Family Professor in de Nash Family Department of Neuroscience aan de ICAHN School of Medicine op de Mount Sinai, en Chief Scientific Officer van het Mount Sinai Health System.

“We zijn erg verheugd om dit nieuwe platform te blijven evalueren voor bredere therapeutische toepassingen.”