Penn Engineers ha desarrollado un nuevo medio para apuntar a los pulmones con nanopartículas lipídicas (LNP), las minúsculas cápsulas utilizadas por las vacunas Moderna y Pfizer-BioNTech COVID-19 para administrar ARNm, abriendo la puerta a nuevos tratamientos para enfermedades pulmonares como la fibrosis quística.
En un artículo en Nature Communications , Michael J. Mitchell, profesor asociado del Departamento de Bioingeniería, demuestra un nuevo método para determinar de manera eficiente qué LNP es probable que se unan a los pulmones, en lugar del hígado. "Por la forma en que está diseñado el hígado", dice Mitchell, "las LNP tienden a filtrarse en las células hepáticas y tienen dificultades para llegar a cualquier otro lugar. Poder apuntar a los pulmones puede cambiar la vida de alguien con cáncer de pulmón o fibrosis quística". P>
Estudios anteriores han demostrado que los lípidos catiónicos (lípidos que están cargados positivamente) tienen más probabilidades de entregar su contenido al tejido pulmonar con éxito. "Sin embargo, los lípidos catiónicos comerciales suelen tener una carga muy positiva y son tóxicos", dice Lulu Xue, becaria postdoctoral en el Laboratorio Mitchell y primera autora del artículo. Dado que las membranas celulares están cargadas negativamente, los lípidos con una carga positiva demasiado fuerte pueden literalmente destrozar las células objetivo.
Por lo general, se necesitarían cientos de ratones para probar individualmente los miembros de una "biblioteca" de LNP (variantes químicas con diferentes estructuras y propiedades) para encontrar uno con una carga baja que tenga una mayor probabilidad de administrar una carga medicinal a los pulmones.
En cambio, Xue, Mitchell y sus colaboradores utilizaron lo que se conoce como "ADN con código de barras" (ADNb) para etiquetar cada LNP con una hebra única de material genético para poder inyectar un conjunto de LNP en solo un puñado de modelos animales. . Luego, una vez que las LNP se hubieran propagado a diferentes órganos, se podría escanear el ADN b, como un artículo del supermercado, para determinar qué LNP terminaron en los pulmones.
Después de identificar un LNP que penetró con éxito en las células pulmonares, Xue, Mitchell y sus colaboradores administraron la molécula a ratones que padecían cáncer de pulmón:el tratamiento tuvo un efecto pronunciado y positivo, reduciendo drásticamente el tamaño del tumor al administrar una hebra de ARNm y ARNg que suprime el crecimiento de tumores de pulmón. "Esta tecnología ayudará a acelerar el desarrollo de terapias de ARNm más allá del hígado", afirma Xue, destacando la velocidad, el bajo coste y la eficacia de la técnica.
Más información: Lulu Xue et al, Los códigos de barras de alto rendimiento de nanopartículas identifican materiales catiónicos similares a lípidos degradables para la entrega de ARNm a los pulmones en modelos preclínicos femeninos, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45422-9
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Pensilvania
