Выбор буфера хранения может повысить безопасность и эффективность мРНК‑терапии

Исследователи из Техасского университета в Остине в сотрудничестве с фармацевтической компанией Eli Lilly и учёными из Бостонского университета проанализировали, как условия хранения влияют на липидные наночастицы — технологию, лежащую в основе мРНК‑вакцин против COVID‑19 и других методов лечения.

Команда сосредоточилась на практической проблеме: как сохранение и транспортировка мРНК‑носителей, часто при заморозке, меняют их структуру и, как следствие, способность доставлять мРНК до клеток пациента. Правильный выбор «буфера хранения» может напрямую формировать внутреннюю структуру наночастиц и определять, насколько эффективно мРНК превращается в белок в мишеневых клетках.

«Наше исследование показывает, что такая простая вещь, как раствор для хранения, может сильно влиять на работу мРНК‑лекарств», — отметил Алекс Маррас, доцент кафедры машиностроения Инженерной школы Кокрелла Техасского университета в Остине, один из ведущих авторов статьи, опубликованной в ACS Nano. «Понимая, как молекулы буфера влияют на наноструктуру частиц и их взаимодействие с клеточными компартментами, можно повысить стабильность и эффективность этих препаратов, даже после заморозки и доставки по всему миру».

Липидные наночастицы (ЛНП) действуют как крошечные контейнеры, которые доставляют генетические инструкции мРНК в клетки, обучая их синтезировать белки, необходимые для лечения или профилактики заболеваний. Хотя ЛНП считаются стандартом для доставки терапевтической РНК, они остаются чувствительными к изменениям среды.

При хранении наночастиц используются буферные растворы, но при замораживании и оттаивании свойства частиц — размер, однородность и способность инкапсулировать мРНК — могут меняться и ухудшать доставку терапевтического груза.

Учёные тестировали три распространённые буфера — трис, гистидин и цитрат — и выяснили, что тип и концентрация буфера влияют не только на выживаемость частиц при циклах заморозки‑оттаивания, но и на структурные преобразования, которые контролируют эффективность передачи мРНК в клетки.

В экспериментах цитратный буфер оказывался полезным при хранении в холодильнике, но не защищал наночастицы при замораживании. Буфер трис показал лучшие результаты после замораживания и оттаивания, сохраняя желаемую внутреннюю структуру, стабильность и способность доставлять мРНК.

«Эти наночастицы защищают мРНК и помогают доставить её в клетки, но сами очень чувствительны к условиям хранения», — пояснил Мейсам Мохаммади‑Зеранкеши, аспирант в лаборатории Марраса и первый автор статьи. «Если частицы теряют стабильность при замораживании и оттаивании, они могут агрегировать или освобождать мРНК, что снижает эффективность доставки».

Сотрудничество с Eli Lilly и доступ к фармацевтически релевантным образцам расширили возможности команды: это позволило масштабировать синтез наночастиц и протестировать их на четырёх линиях клеток человека, чего сложно добиться только в академической лаборатории.

Добавление механистического понимания взаимодействий РНК и липидов помогает производителям оптимизировать методы изготовления и хранения ЛНП. Это важно, потому что сейчас только около 5–10% введённой мРНК доставляется в целевые клетки; любые улучшения в доставке могут повысить эффективность препаратов и снизить побочные эффекты.

Одним из обходных путей уравнять низкую эффективность доставки является повышение дозы, но это повышает риск побочных реакций — одна из причин, почему некоторые люди плохо себя чувствуют в течение дня‑двух после РНК‑вакцины. Более эффективные наночастицы позволят достигать требуемого терапевтического эффекта при меньших дозах и, возможно, уменьшат кратковременные побочные явления.

Алекс Маррас — доцент Инженерной школы Кокрелла, Техасский университет в Остине.