Lipide nanodeeltjesstructuur vormt celopname: cubosomen versmelten met membranen voor efficiënte afgifte

Wetenschappers hebben ontdekt dat de interne vorm van kleine deeltjes van geneesmiddelen afleveren-lipide nanodeeltjes-een grote impact heeft op hoe goed onze cellen ze absorberen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt tot efficiënter vaccin- en medicijnafgifte.

De RMIT University en Osaka University Study gepubliceerd in het dagboek Klein Is de eerste die onthult dat bepaalde lipide nanodeeltjesvormen worden geabsorbeerd door cellen tot acht keer beter dan andere, met significante implicaties voor het ontwerp van mRNA -gentherapie.

Lipide nanodeeltjes zijn naar voren gekomen als kritische platforms voor medicijn- en genafgifte, met het succes van mRNA Covid-19-vaccins die hun potentieel benadrukken.

Toch blijft ons begrip van het leveren van deze mRNA -gentherapieën om cellen efficiënter te richten, beperkt, verklaarde studie eerste auteur Sue Lyn Yap.

“Een van de grootste uitdagingen in nanomedicine is dat de meeste nanodeeltjes worden opgenomen door cellen door routes die ze vangen en afbreken, met studies die minder dan 2% van de gentherapieën met succes hun doel in de cel bereiken,” zei Yap, die zich in de laatste stadia van haar Ph.D. aan de RMIT University in Australië.

Deze nanodeeltjes hebben verschillende interne structuren zoals lagen (liposomen) of meer complexe 3D -kubieke vormen (cubosomen), waarbij onderzoekers ontdekken dat deze vormen een grote impact hebben op de routes die ze nemen om cellen te betreden.

Cubosomen zijn kleine deeltjes op nanoschaal geformuleerd uit de zelfassemblage van lipiden in water. De lipiden assembleren zelf in een ingewikkelde en complexe 3D-kubieke structuur, met waterkanalen en lipidebruggen die door het gehele deeltje lopen die kunnen worden gebruikt om kleine molecuulgeneesmiddelen te verpakken.

In vitro tests met behulp van een epitheliale cellijn vonden cubosomen het meest efficiënt in het betreden van cellen.

Uit het onderzoek bleek dat cubosomen acht keer meer kans hadden om de cellen binnen te gaan dan liposomen, wat de meeste op lipiden gebaseerde nanomedische en commerciële producten die tegenwoordig gebruiken.

Deze bevinding opent een nieuwe grens bij het ontwerpen van lipide nanodeeltjes om medicijnen efficiënter te leveren.

“Wat we echt interessant vonden, was dat deze deeltjes niet alleen afhankelijk zijn van de gebruikelijke actieve processen om cellen binnen te gaan, zoals endocytose, waar de cel ze doorslikt,” zei Yap.

“We hebben ontdekt dat cubosomen ook cellen kunnen binnenkomen via andere, meer passieve routes, zoals fuseren met het celmembraan direct, in wezen sluipen langs de cellulaire barrières die ze meestal vernietigen.

“Vervolgens willen we onderzoeken hoe deze gestructureerde nanodeeltjes zich in het lichaam gedragen en of ze kunnen worden aangepast om specifieke weefsels of ziekten meer precies te richten,” zei ze.

De baanbrekende samenwerking werd begeleid door overeenkomstige auteurs RMIT’s vooraanstaande professor Calum Drummond AO, professor Charlotte Conn en Dr. Nhiem Tran in samenwerking met onderzoekers aan de Osaka University, Japan.

Het onderzoek verspreidde zich over meerdere faciliteiten, waaronder de Australische synchrotron (ANSTO), de RMIT Micro Nano Research Facility (MNRF), het moleculaire assemblagelab bij RMIT, het Ian Holmes Imaging Center (BIO 21 Institute), en het Biophotonics Laboratory (Immunology Frontier Research Centre) aan de Osaka University.

“De interne nanostructuur van lipide nanodeeltjes beïnvloedt hun diverse cellulaire opnamepaden ‘wordt gepubliceerd in Klein (Doi:10.1002/smll.202500903)).