Skierowanie nanoleków opartych na RNA wprost do mózgu
Zaburzenia neurodegeneracyjne, takie jak choroba Alzheimera, wpływają na miliony ludzi na całym świecie, a mimo to dostępnych jest bardzo niewiele metod leczenia. W dodatku leki te mogą jedynie stłumić objawy i zapobiec dalszym uszkodzeniom neurologicznym, ale nie zapewniają wyleczenia. Ponadto dostarczanie leków do mózgu przez barierę krew-mózg stanowi duże wyzwanie, ponieważ jej struktura uniemożliwia przemieszczanie się cząsteczek. Pokonanie lub obejście tej bariery wymaga opracowania skutecznych i inteligentnych systemów dostaw.
Wykorzystanie ligandów ukierunkowanych na barierę krew-płyn mózgowo-rdzeniowy
W finansowanym przez Unię Europejską projekcie B-SMART wykorzystano nanomateriały do załadowania aktywnych terapeutyków i dostarczenia ich do mózgu. „Zaczęliśmy od znanych ligandów celujących, części toksyny tężcowej, oczywiście nie tej, która wywołuje chorobę, ale tej, która odpowiada za gromadzenie się w mózgu, a także peptydów glikoproteinowych wirusa wścieklizny, które pełnią taką samą rolę w przypadku wścieklizny”, wyjaśnia Raymond Schiffelers, profesor nanomedycyny z Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Utrechcie i koordynator projektu B-SMART. Naukowcy umieścili te struktury na powierzchni nanocząstek i wykazali zwiększoną absorpcję. Jednocześnie bezwzględna ilość substancji dostarczana do organizmu była niewielka. Ponadto zespół profesor Roosmarijn Vandenbroucke z instytutu badawczego VIB opracował małe fragmenty przeciwciał znane jako nanociała, które celują w barierę krew-płyn mózgowo-rdzeniowy. „W istocie wykorzystaliśmy transport płynu i składników odżywczych przez tę barierę jako swego rodzaju tylne drzwi, wkraczając na te szlaki, aby dostać się do mózgu”, podkreśla Schiffelers.
Leki oparte na RNA przeznaczone dla mózgu
W ostatnich latach cząsteczki RNA, pomimo ich wątłości, stały się obiecującymi lekami na wiele chorób. Naukowcy z projektu B-SMART musieli pokonać dwa główne ograniczenia. Cząsteczki RNA nie docierają do mózgu i są zbyt duże i naładowane, aby dostać się do wnętrza komórek. Do tego zadania badacze wykorzystali nanocząstki, które mają chronić i przenosić RNA do mózgu. Konsorcjum pracowało nad trzema różnymi rodzajami nanonośników: dobrze znanymi lipidowymi nanocząstkami, nowymi syntetycznymi nanonośnikami oraz eksperymentalnymi biologicznymi nanocząstkami. Wszystkie te substancje zostały poddane szczegółowej charakterystyce fizykochemicznej, badaniom skuteczności i toksyczności z wykorzystaniem układu reporterowego i testów terapeutycznych in vitro oraz mysich modeli chorób neurodegeneracyjnych i rzadkich. Badano również różne drogi podania: dożylną, donosową i miejscową.
Sprawna produkcja nanoleków
Zespół projektu B-SMART opracował sprawnie działający system produkcji nanonośników, wykorzystując mikrofluidykę gwarantującą powtarzalną produkcję nanoleków. Ułatwiło to w znacznym stopniu zwiększenie skali w kierunku dobrej praktyki wytwarzania nanoleków klasy klinicznej. Według Schiffelersa ten system był największym osiągnięciem projektu: „Kiedy rozpoczęliśmy realizację projektu B-SMART, wiedzieliśmy, że musimy połączyć projektowanie i funkcjonowanie nanonośników z jednej strony z kontrolą jakości i produkcją z drugiej strony. To dwie zupełnie różne kwestie”. Różne zespoły musiały bardzo ściśle współpracować, aby uwzględnić wszelkie zmiany w projekcie nanoleków w nowych testach wydajnościowych, a także protokołach kontroli jakości. Doprowadziło to do przedklinicznego wyprodukowania jednej nanocząstki lipidowej, która przenosi cząsteczkę małego interferującego RNA. Podobny nanonośnik został zatwierdzony przez Europejską Agencję Leków do leczenia rzadkiej choroby wątroby. Ekosystem produkcyjny B-SMART przypominał otwarte innowacyjne laboratorium testowe dla nanoleków, zapewniające wspólny dostęp do urządzeń i usług w celu zwiększenia skali nanotechnologii. Zdobyta wiedza została wykorzystana w nowych projektach, takich jak EXPERT i NANOSPRESSO-NL.
Słowa kluczowe
B-SMART, mózg, nanomedycyna, RNA, nanocząstka, nanonośnik, bariera krew-płyn mózgowo-rdzeniowy, choroba neurodegeneracyjna, choroba Alzheimera
