Verbeterde lipide-polymeer nanodeeltjes zouden inhaleerbare mRNA-medicijnen en vaccins kunnen bevorderen

De meeste mensen vinden het niet leuk om injecties te krijgen voor behandelingen of vaccins. Onderzoekers werken er dus aan om meer medicijnen te maken, zoals medicijnen gemaakt van messenger RNA (mRNA), die kunnen worden gespoten en ingeademd.

A studie in de Tijdschrift van de American Chemical Society rapporteert stappen om inhaleerbare mRNA-medicijnen mogelijk te maken. Onderzoekers schetsen hun verbeterde lipide-polymeer nanodeeltje voor het vasthouden van mRNA dat stabiel is wanneer het wordt verneveld en met succes aërosolen (vloeistofdruppeltjes) in de longen van muizen aflevert.

mRNA-geneesmiddelen coderen voor eiwitten die een verscheidenheid aan ziekten, waaronder longziekten, kunnen behandelen of voorkomen. Deze eiwitten zijn echter kwetsbaar en kunnen niet zelfstandig de cellen binnendringen. Om intact mRNA in de longcellen te krijgen, kunnen kleine vetbolletjes (bekend als lipide-nanodeeltjes) als koffers worden gebruikt om de componenten op te slaan en te transporteren totdat ze hun eindbestemming bereiken.

Vroege versies van vetbolletjes voor de afgifte van mRNA zullen echter niet werken voor inhaleerbare medicijnen, omdat de nanodeeltjes samenklonteren of groter worden wanneer ze in de lucht worden gespoten. Om dit probleem aan te pakken, bevestigden eerdere onderzoekers een polymeer, zoals polyethyleenglycol, aan een van de vettige componenten van het deeltje, maar dit stabiliseerde de resulterende lipide-nanodeeltjes niet voldoende.

Nu hebben Daniel Anderson, Allen Jiang, Sushil Lathwal en collega’s de hypothese geopperd dat een ander type polymeer, een met zich herhalende eenheden van positief en negatief geladen componenten, een zogenaamde zwitterionisch polymeer, mRNA-bevattende lipidenanodeeltjes zou kunnen creëren die bestand zijn tegen verneveling (waardoor een vloeistof in een mist).

De onderzoekers synthetiseerden een verscheidenheid aan lipide-nanodeeltjes uit vier ingrediënten: een fosfolipide, cholesterol, een ioniseerbaar lipide en lipiden van verschillende lengtes gehecht aan zwitterionische polymeren van verschillende lengtes. Uit eerste tests bleek dat veel van de resulterende lipidenanodeeltjes efficiënt mRNA vasthielden en niet van grootte veranderden tijdens het vernevelen of nadat het verneveld was.

Vervolgens bepaalden de onderzoekers in dierproeven dat een versie met een lager cholesterolgehalte van de lipide nanodeeltjes met zwitterionische polymeren de optimale formulering was voor aërosolafgifte.

Bij het transporteren van een mRNA dat codeert voor een luminescerend eiwit produceerde dit nanodeeltje de hoogste luminescentie in de longen van de dieren en een uniforme eiwitexpressie in de weefsels, waarmee werd aangetoond dat het het beste vermogen had om geïnhaleerd mRNA af te geven.

Muizen die gedurende een periode van twee weken drie doses van het optimale nanodeeltje in de lucht kregen, behielden een consistente productie van luminescerende eiwitten zonder meetbare ontstekingen in de longen te ervaren. De toedieningsmethode werkte zelfs bij muizen met een dikke laag slijm langs hun luchtwegen, die bedoeld was om de longen van mensen met cystische fibrose te modelleren.

Alles bij elkaar genomen zeggen de onderzoekers dat deze reeks resultaten de succesvolle afgifte van mRNA via de lucht aantoont met behulp van zwitterionische polymeren in lipide nanodeeltjes. Als volgende stap zijn ze van plan tests uit te voeren op grotere dieren.

De auteurs hebben patent aangevraagd op deze technologie. Sommige auteurs zijn oprichters van oRNA Therapeutics en Moderna, biotechnologiebedrijven die respectievelijk RNA- en mRNA-medicijnen produceren.