Onderzoekers ontwikkelen nieuwe methode voor het afleveren van RNA en medicijnen in cellen

Onderzoekers van de Universiteit van Toronto en haar ziekenhuispartners hebben een methode ontwikkeld om therapeutische RNA en krachtige medicijnen rechtstreeks in cellen af ​​te leveren. Dit kan mogelijk leiden tot een effectievere behandeling van ziekten.

Het onderzoek, gepubliceerd onlangs in het tijdschrift Geavanceerde materialenonderzoekt hoe ioniseerbare geneesmiddelen kunnen worden gebruikt om kleine interfererende RNA’s (siRNA) te coformuleren voor effectievere intracellulaire toediening.

Het team, met Molly Shoichet, de corresponderende auteur van de studie en universitair docent aan de afdeling chemische technologie en toegepaste scheikunde van de faculteit Toegepaste Wetenschappen en Techniek van de Universiteit van Toronto, richtte zich specifiek op medicijnresistente cellen met de levering van een relevante siRNA. De siRNA werd ontdekt door medeauteur van de studie en medewerker David Cescon, een klinisch wetenschapper bij het Princess Margaret Cancer Centre, University Health Network en universitair hoofddocent aan de Temerity Faculty of Medicine van de Universiteit van Toronto.

“We ontdekten dat onze coformuleringsmethode niet alleen siRNA krachtig aan cellen afleverde, maar ook tegelijkertijd actieve ioniseerbare geneesmiddelen afleverde”, aldus hoofdonderzoeker Kai Slaughter, een promovendus in het laboratorium van Shoichet.

“Dit zou een gamechanger kunnen zijn voor de behandeling van complexe aandoeningen waarbij het richten op meerdere behandelpaden nuttig is, zoals kanker en virusinfecties.”

siRNA is een krachtig hulpmiddel in de geneeskunde, dat specifieke genen die verantwoordelijk zijn voor ziektes kan uitschakelen, maar het zonder afbraak in cellen brengen van deze moleculen blijft een aanzienlijke uitdaging. Hoewel recente innovaties in het ontwerp van ioniseerbare lipiden hebben geleid tot verbeteringen in de efficiëntie, zijn traditionele nanodeeltjesformuleringen beperkt in de hoeveelheid kleine moleculaire geneesmiddelen die ze kunnen dragen.

Wanneer therapeutische formules door cellen worden opgenomen, raken kleine moleculaire geneesmiddelen en siRNA vaak opgesloten in kleine compartimenten, endosomen genaamd. Hierdoor kunnen ze hun doelbestemming niet bereiken en is hun effectiviteit minder.

Het onderzoeksteam ontdekte dat het combineren van siRNA met ioniseerbare medicijnen (verbindingen die hun lading veranderen op basis van pH-niveaus) de stabiliteit en afgifte-efficiëntie van siRNA in cellen verbetert, waardoor zowel het siRNA als het medicijn uit het endosoom kunnen ontsnappen en effectiever hun bestemming kunnen bereiken. Deze nieuwe methode maakt gebruik van de beschermende eigenschappen van lipiden om siRNA te beschermen tijdens zijn reis door het lichaam en de afgifte van RNA en het medicijn samen in de doelcellen te garanderen.

“Een van de grootste obstakels bij siRNA-therapie is om deze moleculen op de juiste plaats te krijgen zonder hun werkingskracht te verliezen”, aldus Shoichet.

“Onze aanpak waarbij ioniseerbare geneesmiddelen als dragers worden gebruikt, is een belangrijke stap voorwaarts in het overwinnen van deze barrière. Tegelijkertijd laten we zien hoe geneesmiddelen en RNA samen in dezelfde nanodeeltjesformulering kunnen worden toegediend.”