Una nueva tecnología desarrollada conjuntamente en EMBL Hamburgo proporciona nuevos conocimientos sobre productos farmacéuticos de ARNm y otras nanomedicinas, que pueden ser útiles para el desarrollo de nuevos productos
Los nanomedicamentos de ARN mensajero (ARNm), una tecnología innovadora que ha llevado al desarrollo de la primera vacuna aprobada contra la COVID-19, fue reconocida recientemente con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología. Pero se espera que el potencial del ARNm para aplicaciones farmacéuticas vaya mucho más allá:podría abrir nuevas oportunidades para el tratamiento y la prevención de enfermedades, como infecciones virales y bacterianas, cáncer, enfermedades cardiovasculares y enfermedades inflamatorias y autoinmunes. También podría transformar el amplio campo de intervenciones mediante proteínas terapéuticas.
Es posible que en el futuro estén disponibles muchas nuevas nanomedicinas de ARNm, que actualmente se encuentran en diferentes etapas de desarrollo. Un requisito para todas las aplicaciones de ARNm en productos farmacéuticos es que deben formularse en sistemas de administración adecuados, cada uno diseñado para diferentes funciones y optimizado para las necesidades del producto terapéutico según la aplicación prevista y la ruta de administración.
Las nanopartículas a base de lípidos son pequeñas gotas de moléculas similares a las grasas que sirven como envoltura protectora para el ARNm. Sus propiedades dependen de la composición, estructura, protocolo de fabricación y otras condiciones.
Un aspecto importante de las nanopartículas es su tamaño. Por su naturaleza, las nanopartículas pueden variar un poco en tamaño, algunas son un poco más pequeñas y otras un poco más grandes que el valor promedio. El tamaño de partícula puede influir, por ejemplo, en la estabilidad y el comportamiento de las formulaciones después de la administración. Por tanto, es importante controlar el tamaño de las partículas dentro de un producto farmacéutico para evaluar y garantizar su calidad.
Científicos del EMBL de Hamburgo, la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia, Postnova Analytics GmbH y BioNTech SE han desarrollado un nuevo método para dilucidar con precisión el tamaño de todas las partículas de estos productos farmacéuticos, así como su estructura y cuántas moléculas de ARN llevan en su interior. El estudio se realizó sobre la base de formulaciones de lipoplex, una tecnología de entrega de ARNm desarrollada por BioNTech. El trabajo está publicado en la revista Scientific Reports .
"Hasta ahora era muy difícil medir todas estas propiedades relacionadas con el tamaño, por lo que a menudo sólo se determinaban valores medios", afirma Heinrich Haas, uno de los líderes del proyecto. "Con nuestro nuevo método, podemos determinar muchas características relacionadas con el tamaño a la vez, con una sola medición y para todas las nanopartículas de un producto. Esta información puede resultar útil para evaluar la calidad del producto".
El método también será aplicable para la investigación de otros productos farmacéuticos.
"Los liposomas son otro tipo de nanopartículas farmacéuticas que se utilizan desde hace años para el tratamiento del cáncer o de enfermedades infecciosas como las infecciones por hongos", afirma Peter Langguth, líder del proyecto en la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz.
"Ahora incluso hay productos genéricos de liposomas disponibles en el mercado, y probablemente habrá más en el futuro. El nuevo método puede ser muy útil para evaluar la calidad de estos genéricos en comparación con los productos originales y allanará el camino para una mayor calidad de los mismos. productos farmacéuticos de calidad a un costo aún más razonable."
Lo que hace que el nuevo método sea tan poderoso es que combina dos técnicas:fraccionamiento de flujo de campo de flujo asimétrico (AF4) y dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS). AF4 separa nanopartículas basadas en lípidos de otras partes de una nanomedicina de ARNm y las clasifica según su tamaño.
SAXS permite a los científicos determinar la estructura y el número de partículas clasificadas. Para hacer esto de manera inequívoca, solo se debe analizar un tipo de partícula a la vez, razón por la cual combinar clasificación y medición es tan crítico.
SAXS es una de las técnicas clave aplicadas y disponibles en EMBL Hamburgo como servicio para investigadores del mundo académico y de la industria en Europa y más allá. La línea de luz SAXS del EMBL Hamburgo en el sincrotrón PETRA III, ahora equipada con el dispositivo AF4 (creado con la ayuda de colaboradores de Postnova Analytics GmbH), abrirá nuevas oportunidades no solo para estudiar nanopartículas farmacéuticas, sino también para otros tipos de investigación. /P>
"La combinación de estas dos herramientas ahora se puede utilizar en muchas áreas diferentes de la ciencia", afirmó Melissa Graewert, científica del EMBL Hamburgo.
"Además de ayudar a crear nuevos medicamentos, también podemos usarlos para comprender cómo interactúan partículas de diferentes tamaños en sistemas biológicos complejos. Por ejemplo, ahora he usado esta nueva configuración para examinar de cerca cómo los desechos plásticos muy pequeños llamados nanoplásticos, que que contaminan nuestras aguas, pueden quedar cubiertos por proteínas de unión en su superficie. Una pregunta clave es si este blindaje proteico permite que los nanoplásticos viajen a través de nuestro torrente sanguíneo, llegando potencialmente a diferentes órganos, ya que es posible que nuestro sistema inmunológico ya no los reconozca como objetos extraños. "
Este trabajo es la continuación de varios estudios de colaboración anteriores entre EMBL Hamburgo, BioNTech SE y la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz, que exploraron cómo el ARNm puede formularse mejor y administrarse en células humanas. Los científicos continúan su investigación colaborativa para explorar más a fondo la aplicación de nanomedicinas de ARNm.
Más información: Melissa A. Graewert et al, Caracterización cuantitativa de tamaño resuelto de nanopartículas de ARNm mediante acoplamiento en línea de fraccionamiento de flujo de campo de flujo asimétrico con dispersión de rayos X de ángulo pequeño, Scientific Reports (2023). DOI:10.1038/s41598-023-42274-z
Información de la revista: Informes científicos
Proporcionado por el Laboratorio Europeo de Biología Molecular
