Nieuwe testmethode om immunologische evaluatie van nucleïnezuurnanodeeltjes te standaardiseren

Therapeutische nucleïnezuren – in het laboratorium gemaakte segmenten van DNA of RNA, ontworpen om genen te blokkeren of te modificeren, genexpressie te beheersen of andere cellulaire processen te reguleren – zijn een veelbelovend maar nog steeds opkomend gebied van biomedische behandeling, met verschillende geneesmiddelen die al in gebruik zijn en veel meer in proeven. Nucleïnezuurnanodeeltjes (NANP’s) zijn programmeerbare assemblages die uitsluitend zijn gemaakt van nucleïnezuren met een aantal therapeutische nucleïnezuursequenties ingebed in hun structuur in een specifieke configuratie, ontworpen voor het verpakken en afleveren van een aantal intercellulaire of extracellulaire behandelingen tegelijkertijd, om meerdere , therapeutische acties menselijke cellen.

Wellicht voorspelbaar voor een nieuwe klasse geneesmiddelen, is deze veelbelovende nieuwe vorm van behandeling vaak op problemen gestuit bij klinische tests. Door terugkerende problemen zijn veel producten in ontwikkeling niet goedgekeurd voor gebruik en hebben ze een ontmoedigend effect gehad op het voortgaande onderzoek. De belangrijkste van deze problemen waren de ongunstige immuunreacties als reactie op de afgifte van op NANP gebaseerde formuleringen.

In een krant in Natuurprotocollenbeschrijven nanotechnologie-onderzoekers Marina Dobrovolskaia van het Frederick National Laboratory for Cancer Research en Kirill Afonin van de University of North Carolina in Charlotte de ontwikkeling van een reproduceerbaar protocol dat nauwkeurig de kwalitatieve en kwantitatieve immuuneigenschappen van verschillende NANP’s beoordeelt wanneer ze worden gebruikt om therapeutische nucleïnezuren.

“Tien tot twintig procent van alle geneesmiddelen wordt tijdens klinische onderzoeken stopgezet vanwege immunotoxiciteit – nucleïnezuurtherapieën zijn geen uitzondering”, zegt Afonin, wiens onderzoek zich onder andere richt op de ontwikkeling van NANP en het begrijpen van immuunresponsen op NANP’s. “Dit geldt vooral voor NANP’s omdat therapeutisch gebruik van nucleïnezuren een relatief jong gebied is.”

“Er zijn veel onbekende immuunkenmerken van NANP’s die hen ervan kunnen weerhouden om aan klinische proeven deel te nemen. Dit remt onderzoek in het veld, omdat onderzoekers weten dat je na miljarden dollars aan testkosten nog steeds een medicijn kan laten falen vanwege een ongunstige immuunreactie. in beproevingen, ‘merkte hij op. “Dus dit is de sleutel: hoe kunnen we zorgvuldig de immuunstimulatie van een medicijn voorspellen voordat we het bij een patiënt toedienen?”

Het protocol dat in het artikel wordt voorgesteld, is een gedetailleerd stapsgewijs proces voor het beoordelen van inflammatoire eigenschappen van een bepaald NANP-ontwerp bij toediening aan mensen, met gebruikmaking van mononucleaire cellen uit perifeer bloed (“witte bloedcellen”) als testmodel. De in vitro experimenten die in de krant werden uitgevoerd, gebruikten cellen die vers waren getrokken en geïsoleerd uit het bloed van meer dan 100 gezonde menselijke donoren, hoewel de paper opmerkt dat slechts drie donoren voldoende zouden kunnen zijn om de individuele genetische diversiteit in immuuncellen te verklaren.

“Met het oog op een brede steekproef in onze onderzoeken, gebruikten we meer dan 100 donoren en het bloed werd gedurende verschillende perioden van het jaar afgenomen, dus het was een zeer heterogene pool van bloedcellen”, merkte Afonin op.

“Dit protocol is reproduceerbaar en gebruikt het meest nauwkeurige model”, zei hij. “Het is beter voorspellend voor cytokinestormen dan diermodellen, wat eerlijk gezegd verbazingwekkend is. Dit maakt het ook betaalbaar voor meer onderzoekers, omdat ze niet met dieren hoeven te werken.”

Een betrouwbaar en nauwkeurig gestandaardiseerd protocol voor het beoordelen van de menselijke immuunrespons op verschillende deeltjesontwerpen kan van grote waarde zijn bij het ondersteunen van onderzoek naar NANP’s, stelt de paper: ‘Om de vertaling van NANP’s van laboratorium naar kliniek verder te bevorderen, behoefte aan betrouwbare experimentele protocollen voor de beoordeling van zowel de veiligheid als de werkzaamheid van deze nieuwe nanomaterialen. “

“Dit is belangrijk omdat er honderden onderzoekers aan NANP’s werken en iedereen zijn eigen voorkeursformulering heeft”, zei Afonin. ‘Het probleem is dat ze allemaal ook verschillende protocollen gebruiken. Als je hun publicaties leest, is het moeilijk te zeggen welke formulering beter is, omdat de omstandigheden waaronder ze ze hebben getest totaal anders zijn – er is geen harmonie.’

Hoewel een toxische immunologische respons kan verhinderen dat een specifiek NANP-ontwerp wordt toegelaten tot klinische proeven, merkt de paper op dat bij sommige therapieën sommige van de specifieke immuunresponsen die door sommige NANP’s worden veroorzaakt, in feite nuttig en gewenst kunnen zijn.

Het protocol meet zowel de kwantitatieve aard van de immuunreactie van de cel – de schaal van de immuunreactie – als de kwalitatieve aard ervan – wat voor soort chemische reactie (s) de immuunreactie veroorzaakt.

“De ‘kwaliteit’ die hier wordt gemeten, is wat voor soort interferonen of cytokines zullen worden geproduceerd als reactie op de specifieke NANP,” zei hij. “Zowel kwaliteit als kwantiteit zijn cruciale vragen. En soms is de immuunrespons niet slecht of ongewenst – door dit protocol te gebruiken, kunnen we de kwaliteit en kwantiteit van de immuunrespons van een specifieke NANP beoordelen, zodat deze kan worden gebruikt – als vaccinadjuvans , bijvoorbeeld.”

Afonin is ervan overtuigd dat het protocol zeer nauwkeurige resultaten oplevert vanwege de uitgebreide experimenten die in het ontwerp zijn verwerkt.

“De stappen van dit protocol zijn doordacht en gevalideerd voor meer dan 60 verschillende NANP-ontwerpen, gegenereerd door zowel mijn laboratorium als andere mensen in het veld – een zeer representatieve steekproef”, benadrukte Afonin. “Ons doel is om testen te harmoniseren en iets te maken dat een mijlpaal zal zijn voor toekomstig onderzoek.”