Inspirándose en el diseño de los transbordadores espaciales, los investigadores de Penn Engineering han inventado una nueva forma de sintetizar un componente clave de las nanopartículas lipídicas (LNP), el revolucionario vehículo de administración de tratamientos de ARNm, incluidas las vacunas Pfizer-BioNTech y Moderna COVID-19, simplificando la fabricación. de LNP y al mismo tiempo aumenta su eficacia en la entrega de ARNm a las células con fines medicinales.

En un artículo en Nature Communications , Michael J. Mitchell, profesor asociado del Departamento de Bioingeniería, describe una nueva forma de sintetizar lipidoides ionizables, componentes químicos clave de las LNP que ayudan a proteger y administrar cargas útiles medicinales. Para este artículo, Mitchell y sus coautores probaron la administración de un fármaco de ARNm para tratar la obesidad y herramientas de edición de genes para tratar enfermedades genéticas.

Experimentos anteriores han demostrado que los lipidoides con colas ramificadas funcionan mejor en la entrega de ARNm a las células, pero los métodos para crear estas moléculas requieren mucho tiempo y costos. "Ofrecemos una nueva estrategia de construcción para la síntesis rápida y rentable de estos lipidoides", afirma Xuexiang Han, estudiante postdoctoral en el Laboratorio Mitchell y coautor del artículo.

El método implica combinar tres productos químicos:una "cabeza" de amina, dos "colas" de epóxido de alquilo y, finalmente, dos "colas ramificadas" de cloruro de acilo. El parecido del lipidoide terminado con un transbordador espacial sujeto a dos cohetes propulsores no es una coincidencia:en la universidad, recuerda Han, un documental sobre el transbordador espacial lo dejó impresionado con el diseño de los propulsores de cohetes sólidos que permitieron que el transbordador entrara en órbita. "Pensé que podríamos añadir dos colas de ramas como 'refuerzos' al lipidoide para promover la entrega de ARNm", dice Han.

De hecho, la adición de colas ramificadas condujo a un sorprendente aumento en la capacidad de las LNP equipadas con el nuevo lipidoide para entregar ARNm a las células objetivo, de manera muy similar a un cohete cuyos propulsores le permiten penetrar más fácilmente en la atmósfera. "Vimos un aumento dramático de una hormona que regula el metabolismo de las células diana después de administrar ARNm usando estos lipidoides, lo cual es realmente emocionante si lo consideramos como una forma de tratar la obesidad", dice Mitchell.

Más información: Xuexiang Han et al, Síntesis combinatoria in situ de lipidoides ramificados degradables para la administración sistémica de terapias de ARNm y editores de genes, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45537-z

Proporcionado por la Universidad de Pensilvania