иРНК транспортиращи капсули дават надежда на пациенти с различни заболявания

Учени разглеждат нов начин за провеждане на лечение с иРНК молекули с помощта на таблетки. Клиничните изпитания върху мишки и прасета доказват, че приемът през устата е достатъчно ефективен, за да достигнат молекулите до обвивката на червата. Тепърва предстои да се установи дали методът би бил безопасен и също толкова ефективен при по-големи животни и хора.

Информационната РНК (иРНК) може да помогне на пациенти с рак, вирус Зика и COVID-19.

ДНК се превръща в иРНК, която се разкодира така, че да произвежда протеини. Иновативната технология се състои във вмъкването на нова иРНК в клетките, която да стимулира този процес.

Благодарение на краткия срок, в който могат да се създадат, иРНК ваксините се оказаха най-силният инструмент за ограничаване на пандемията през последните две години.

Според някои изследвания пациентите и клиничните специалисти предпочитат оралните препарати, каквито са таблетките, а не инжекциите. Те имат предимството да достигат директно до стомашно-чревния тракт, което се постига трудно с други методи.

Ако бъде открит начин иРНК молекулите да се приемат през устата*, човешкият организъм ще усвоява по-добре лекарството. Експерти от Масачузетския технологичен институт в Кеймбридж вече работят върху възможностите за перорален прием. Резултатите доказват, че иРНК лечението протича успешно при животински модели.

„Когато се поставя венозна или подкожна инжекция, е трудно да насочим лекарството към стомаха", споделя Алекс Абрамсън от Станфордския университет и съавтор на проучването. „Нашето откритие дава нови възможности за лечението на болести на стомашно-чревния тракт.“

Изследването е публикувано в списание „Matter“.

Капсули, които транспортират лекарството до точното място

Години наред екипът от Масачузетския технологичен институт търси и разработва нови методи, с които ефективно да доставя медикаменти до стомашно-чревния тракт. През 2019 г. той създава капсула, наречена SOMA (самонасочващ се милиметров апликатор). Когато бъде погълната, тя пренася конкретното лекарство, например инсулин, директно до стената на стомаха, без да причинява увреждане.

През 2021 г. учените използват SOMA капсулата за транспортиране на по-големи молекули каквито са тези на моноклоналните антитела в течна форма до стомашно-чревния тракт.

Идеята за SOMA се заражда след наблюдения върху леопардова костенурка, която успява да се ориентира в правилната посока, търкаляйки се по гръб. Капсулата също първо се позиционира на подходящото място, след което инжектира съдържанието в обвивката, която покрива стомаха.

Джовани Траверсо, автор на проучването, асистент по механичен инженеринг в Масачузетския институт и гастроентеролог в болница „Brigham and Women’s“, разказва: „Капсулата сама определя своята траектория, инжектира иРНК разтвора в стомашната стена и накрая прибира иглата си. Наночастиците на иРНК биват погълнати от тъканта, след което се декодират и се произвежда нужният протеин.“

В настоящото изследване експертите решават да проверят дали същата SOMA капсула би могла да достави иРНК молекули до стомашната стена. По-рано те установяват, че определен вид наночастици, наречени поли (бетаамино естери), предпазват иРНК по пътя до крайната й цел по-ефективно от всеки друг използван материал.

Животински модели

В първия етап от своите експерименти инженерите се фокусират върху това дали полимерите могат да предпазят иРНК от разрушаване при попадане в стомаха, като се спират на миши модели, но не използват SOMA капсула. В резултат те наблюдават експресия на протеина както в стомаха, така и в черния дроб на животните, което означава, че иРНК е била успешно абсорбирана от органите и накрая е достигнала до черния дроб, където се пречиства кръвта.

По-късно екипът изсушава чрез замразяване иРНК наночастиците и ги поставя в SOMA капсули, които съдържат по 50 микрограма иРНК. Този път животните са прасета, като всяко от тях получава по три капсули. За разлика от мишките, експертите не наблюдават образуване на протеина никъде другаде, освен в клетките на стомаха.

Технически пречки

Изследователите смятат, че резултатите при мишките и прасетата са различни, защото вторите вероятно са се нуждаели от по-големи дози от препарата, за да се експресира съответният протеин.

Д-р Траверсо отбелязва, че са използвани и различни методи за откриване на протеина, което също може да е изиграло важна роля. "При прасетата заложихме на имунохистохимичен подход, който обаче по-трудно открива протеин в големи органи. Сега изучаваме други иРНК молекули, които биха могли да послужат като маркери“, уточнява той.

Според д-р Пьотр Ковалски от колежа „Cork“ в Ирландия иРНК наночастиците в SOMA капсулите, които се освобождават посредством милиметрова игла, ускоряват производството на протеина основно в зоната около самото инжектиране, тъй като относително големият размер на частиците не им позволява да преминат успешно през обвивката на стомаха и да навлязат в другите органи.

Учените стигат до извода, че капсулата SOMA може да заобикаля опасните ензими в стомашно-чревния тракт, които биха унищожили иРНК, и да достави лекарството директно до стомашната стена.

Ограничения

Все пак те признават, че изследването им има някои ограничения. Предстои да се проведат експерименти с по-големи животни и с хора, за да се изчислят клиничната ефективност и безопасност.

Необходимо е също така да се оптимизира количеството наночастици, както и да се тестват някои иРНК ваксини.

Приложение на иРНК капсулите

Според д-р Траверсо иновативната технология би могла да послужи навсякъде, където се използва иРНК – от локална терапия, през ваксини, до лечение на цели органи и системи. Преди да бъде използвана като начин за извършване на ваксинация, е нужно да се оцени имунологичният отговор в случай на инжектиране на препарата в стомашно-чревния тракт.

Д-р Ковалски споделя: „Твърде рано е да говорим за реална употреба на капсулите с иРНК. Ваксинация чрез орален прием на медикамент би помогнала на хората, които страдат от фобия от игли (трипанофобия), а и самата процедура би била много по-безболезнена и лесна за осъществяване дори в домашни условия. Тепърва ще бъде проведен задълбочен анализ на безопасността и ефективността на метода.“ 

* Yunhua Shi, Brian Jensen, Robert Langer, Giovanni Traverso еt al. Oral mRNA delivery using capsule-mediated gastrointestinal tissue injections. January 31, 2022.