Доставка мРНК в клетки, выстилающие носовую полость и легкие, сделает вакцины более эффективными, а также может привести к улучшению лечения таких заболеваний, как муковисцидоз.
Более безопасный и эффективный способ доставки мРНК в полость носа и легких может привести к созданию вакцин, обеспечивающих лучшую защиту от респираторных инфекций, таких как Covid-19, а также к улучшению лечения таких легочных заболеваний, как муковисцидоз и астма.
мРНК, или мессенджерные РНК, являются шаблонами для создания белков. Упаковав их в небольшие частицы, которые не прилипают к слизи, Марк Зальцман из Йельского университета и его коллеги повысили эффективность проникновения мРНК в клетки, выстилающие носовую полость, глотку и легкие мышей. "Слизь - это барьер", - говорит Зальцман. "Хитрость заключается в том, чтобы сделать наночастицы невосприимчивыми к адгезии со слизью".
Если добавить мРНК в клетки, то можно заставить их вырабатывать любой желаемый белок. Однако эффект будет лишь временным, поскольку мРНК разрушаются через несколько дней или недель.
При использовании мРНК-вакцин необходимый белок является вирусным, что обучает иммунную систему распознавать и нацеливаться на него при вирусной инфекции. Большой интерес вызывает также использование мРНК для доставки полезных белков при лечении наследственных заболеваний. Например, муковисцидоз вызывается скоплением слизи в легких из-за мутаций в белке CFTR. Попытки лечения этого заболевания путем доставки мРНК рабочих версий CFTR в легкие оказались многообещающими.
Однако "голые" мРНК разрушаются еще до того, как попадают в клетки, поэтому их обычно упаковывают в жировые частицы. Эти липидные наночастицы хорошо работают при инъекциях, как в случае с вакциной мРНК Covid-19, но они не очень хорошо проникают через слой слизи, защищающий легкие, при вдыхании или использовании в виде назального спрея. Более того, для лечения таких заболеваний, как муковисцидоз, требуются большие дозы мРНК, чем при вакцинации, поскольку мРНК должны попасть в большую часть клеток. Вдыхание таких больших доз липидных наночастиц может вызвать воспаление легких.
Группа Зальцмана ранее показала, что мРНК можно доставлять в клетки, упаковывая их не в липиды, а в наночастицы, состоящие из смеси двух видов полимеров. Теперь исследователи оптимизировали этот подход для доставки мРНК в легкие. Они создали несколько вариантов полимерных наночастиц и использовали их для доставки мРНК в организм мышей, что позволило проникнуть в пятую часть клеток, выстилающих полость носа, гортани и легкие животных. Эта мРНК кодировала светящийся белок - люциферазу, и легочная ткань, обработанная наночастицами с наилучшими характеристиками, излучала на три порядка больше свечения, чем ткань, обработанная существующим методом доставки мРНК.
Затем мышам, особенно восприимчивым к Covid-19, ввели интраназальную вакцину, упакованную в полимерные наночастицы. После тестового введения массивной дозы вируса Covid-19 выжило около 70% этих мышей, в то время как все невакцинированные мыши, получившие такую же дозу, погибли. "Продемонстрированная защита впечатляет", - отмечает Эд Лавелл из Тринити-колледжа Дублина (Ирландия). "Это, по-видимому, значительный шаг вперед в плане создания мукозальных мРНК-вакцин".
Есть надежда, что вакцины, вводимые с помощью интраназального спрея, обеспечат лучшую защиту, чем стандартные внутримышечные инъекции, поскольку они стимулируют иммунитет на тех поверхностях, которые первыми подвергаются воздействию вирусов. Исследователи не проводили прямого сравнения своей вакцины с обычной, но сейчас это делается, рассказывает Зальцман.
Для людей интраназальный спрей может оказаться недостаточным для вакцинации, считает Лавелл. Для того чтобы наночастицы попали в легкие, могут потребоваться такие устройства, как небулайзеры, которые превращают жидкие лекарственные препараты в аэрозоль.
Для разработки на основе этой технологии вакцин против респираторных заболеваний, включая грипп и респираторно-синцитиальный вирус, была создана компания Xanadu Bio. Группа Зальцмана также работает над созданием препаратов для лечения муковисцидоза. Если полимерные наночастицы будут использоваться для доставки рабочей версии белка CFTR, то потребуется регулярное лечение, но наночастицы могут быть использованы и для доставки мРНК, кодирующих белки, исправляющие мутировавшие гены CFTR, что даст более длительный эффект, считает Зальцман. Однако он отмечает, что муковисцидоз часто поражает не только легкие, но и другие органы, поэтому воздействие только на легкие не обеспечит полного излечения.
