Un equipo de investigadores de la Facultad de Farmacia Leslie Dan de la Universidad de Toronto (U of T) ha descubierto una nueva nanopartícula de lípidos ionizables que permite la entrega de ARNm centrada en los músculos y minimiza la entrega fuera del objetivo a otros tejidos. El equipo también demostró que el ARNm administrado por las nanopartículas lipídicas investigadas en su estudio desencadenó potentes respuestas inmunes a nivel celular como prueba de concepto de vacuna contra el cáncer de melanoma.
El estudio, dirigido por Bowen Li, profesor asistente de la Facultad de Farmacia Leslie Dan de la U de T, se publicó esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences.
La nueva nanopartícula lipídica, denominada iso-A11B5C1, demuestra una eficacia excepcional en la entrega de ARNm en tejidos musculares y, al mismo tiempo, minimiza la traducción no deseada de ARNm en órganos como el hígado y el bazo.
Además, los resultados del estudio muestran que la administración intramuscular de ARNm formulado con esta nanopartícula provocó potentes respuestas inmunes celulares, incluso con una expresión limitada observada en los ganglios linfáticos.
"Nuestro estudio muestra por primera vez que las nanopartículas lipídicas de ARNm aún pueden estimular eficazmente una respuesta inmune celular y producir fuertes efectos antitumorales, incluso sin apuntar directamente o transfectar los ganglios linfáticos", dijo Li. "Este hallazgo desafía los conocimientos convencionales y sugiere que una alta eficiencia de transfección en células inmunes puede no ser el único camino para desarrollar vacunas de ARNm eficaces contra el cáncer".
Las nanopartículas lipídicas, también llamadas LNP, son cruciales para administrar terapias basadas en ARNm, incluidas las vacunas de ARNm contra la COVID-19 que se utilizaron en todo el mundo durante la reciente pandemia mundial. Sin embargo, muchos diseños de LNP pueden dar lugar inadvertidamente a una expresión sustancial de ARNm en tejidos y órganos no objetivo, como el hígado o el corazón, lo que genera efectos secundarios a menudo tratables pero no deseados.
El impulso para mejorar la seguridad de las terapias de ARNm que tienen el potencial de tratar una amplia gama de enfermedades significa que existe una necesidad urgente de LNP diseñadas para minimizar estos efectos fuera del objetivo, explica Li, quien también recibió recientemente el Gairdner Early Premio al Investigador de Carrera.
La nueva investigación muestra que, en comparación con el LNP de referencia actual desarrollado por la empresa de biotecnología Moderna, con sede en Massachusetts, el iso-A11B5C1 demostró un alto nivel de eficiencia en la entrega de ARNm específico del músculo. También desencadenó un tipo diferente de respuesta inmune a la que se observa en las vacunas utilizadas para tratar enfermedades infecciosas.
"Curiosamente, iso-A11B5C1 desencadenó una respuesta inmune humoral más baja, típicamente fundamental para las vacunas actuales centradas en anticuerpos, pero aun así provocó una respuesta inmune celular comparable. Este hallazgo llevó a nuestro equipo a explorar más a fondo esto como una posible vacuna candidata contra el cáncer en un modelo de melanoma. , donde la inmunidad celular desempeña un papel fundamental", afirmó Li.
El equipo de investigación interdisciplinario que realizó el estudio incluye a Jingan Chen, Ph.D. estudiante del Instituto de Ingeniería Biomédica de la U of T, y Yue Xu, investigador postdoctoral en el laboratorio de Li e investigador de PRiME, la iniciativa interinstitucional de medicina de precisión de la U of T.
"Aunque el iso-A11B5C1 mostró una capacidad limitada para desencadenar la inmunidad humoral, inició eficazmente respuestas inmunes celulares mediante inyección intramuscular", dijo Chen. "Los importantes efectos antitumorales observados con iso-A11B5C1 subrayan su promesa como candidato viable para el desarrollo de una vacuna contra el cáncer".
El equipo de investigación identificó el iso-A11B5C1 utilizando una plataforma avanzada desarrollada para crear rápidamente una gama de lípidos químicamente diversos para realizar más pruebas. Esta plataforma, introducida recientemente como parte del estudio, supera varios desafíos observados en investigaciones anteriores al agilizar el proceso de creación de lípidos ionizables que tienen un alto potencial para traducirse en terapias.
Combinando rápidamente tres grupos funcionales diferentes, se pueden sintetizar de cientos a miles de lípidos ionizables químicamente diversos en 12 horas. "Aquí presentamos una poderosa estrategia para sintetizar líquidos ionizables en una reacción química de un solo paso", dijo Xu. "Esta plataforma proporciona nuevos conocimientos que podrían ayudar a guiar los procesos de evaluación y diseño de lípidos en el futuro y permite que el campo aborde los desafíos en la entrega de ARN con un nuevo nivel de velocidad, precisión y conocimiento".
Más información: Jingan Chen et al, Diseño combinatorio de nanopartículas de lípidos ionizables para la administración de ARNm selectiva a los músculos con efectos fuera del objetivo minimizados, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI:10.1073/pnas.2309472120
Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad de Toronto:Facultad de Farmacia Leslie Dan
