Rivalutare le strategie di consegna dell'mRNA per le terapie
Nuovi metodi nella consegna di mRNA potrebbero ridurre la necessità di modifiche.
Bartika Ghoshal, Debajyoti Chakraborty, Manish Nag, Raghavan Varadarajan, Siddharth Jhunjhunwala
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Indice
- Le sfide con l'mRNA
- Qual è il discorso sulle modifiche ai nucleosidi?
- Il grande dibattito: modificare o non modificare?
- Confronto dei metodi di consegna
- Cosa hanno fatto gli scienziati?
- Risultati dell'esperimento
- Uno sguardo più da vicino all'espressione dell'mRNA
- La via non endosoma vince di nuovo
- Non tutti i sistemi immunitari sono creati uguali
- Espressione sostenuta dell'mRNA
- Esplorando diversi tipi di mRNA
- Una parola sulle nanoparticelle lipidiche
- Punti chiave
- Conclusione
- Fonte originale
mRNA, o acido ribonucleico messaggero, è una tipologia di molecola che gioca un ruolo fondamentale nella produzione di proteine nel nostro corpo. Recentemente, gli scienziati stanno esplorando l'uso dell'mRNA per trattare alcune malattie. Immagina l'mRNA come una ricetta che indica alle cellule come creare proteine importanti, come quelle necessarie per far funzionare bene il nostro sistema immunitario. Se riusciamo a trovare modi per consegnare questa ricetta in modo sicuro ed efficace, potrebbe portare a nuovi trattamenti per diverse malattie.
Le sfide con l'mRNA
Una delle principali problematiche nell'uso dell'mRNA in terapia è la sua instabilità. Questo significa che può facilmente degradarsi e non svolgere bene il suo lavoro. Inoltre, il nostro sistema immunitario a volte reagisce troppo forte all'mRNA, trattandolo come un intruso indesiderato. Gli scienziati hanno trovato modi per rendere l'mRNA più stabile e ridurre la sua capacità di scatenare una risposta immunitaria. Uno dei trucchi è cambiare alcuni dei mattoncini dell'mRNA, noti come Nucleosidi, affinché il nostro corpo li accetti meglio.
Qual è il discorso sulle modifiche ai nucleosidi?
I nucleosidi sono gli ingredienti base che compongono l'mRNA. Modificando questi ingredienti, i ricercatori sperano di rendere l'mRNA più efficace. Il pseudo-uridina è uno di questi noti aggiustamenti che aiutano a rendere l'mRNA più accettabile per il nostro sistema immunitario. Gli studi hanno dimostrato che l'uso di determinati nucleosidi modificati, come il N1 metil pseudo-uridina, può migliorare notevolmente l'efficacia dell'mRNA nel far produrre alle cellule le proteine desiderate mantenendo il sistema immunitario tranquillo.
Il grande dibattito: modificare o non modificare?
Tuttavia, recenti ricerche hanno iniziato a mettere in dubbio se queste modifiche siano sempre necessarie. Alcuni studi suggeriscono che se l'mRNA viene consegnato in una bolla protettiva nota come nanoparticella lipidica, può svolgere bene il suo lavoro senza richiedere quelle modifiche. Questo porta alla grande domanda: abbiamo davvero bisogno di modificare l'mRNA se lo stiamo consegnando in un modo che lo protegge?
Confronto dei metodi di consegna
In questa esplorazione, gli scienziati hanno deciso di confrontare due principali modi di consegnare l'mRNA nelle cellule: via endosoma e via non endosoma.
Via Endosoma: Questo metodo prevede che l'mRNA entri nella cellula attraverso il compartimento che gestisce i materiali esterni, come un camion delle consegne bloccato nel traffico. Spesso è complicato e può portare a reazioni immunitarie se l'mRNA non è modificato correttamente.
Via Non Endosoma: Qui, l'mRNA viene consegnato direttamente nella cellula, evitando il traffico abituale. Questo metodo ha dimostrato di dare migliori risultati nel far funzionare l'mRNA senza attivare allarmi nel sistema immunitario.
Cosa hanno fatto gli scienziati?
Per rispondere alle domande in corso, i ricercatori hanno preso alcune cellule immunitarie e hanno consegnato sia mRNA modificato che non modificato attraverso entrambi i metodi di consegna. Volevano vedere quanto bene funzionava l'mRNA e se il sistema immunitario reagiva.
Risultati dell'esperimento
Uno sguardo più da vicino all'espressione dell'mRNA
Negli studi con le linee cellulari, gli scienziati hanno scoperto che l'mRNA si esprimeva di più quando veniva consegnato tramite la via non endosoma rispetto alla via endosoma. Le cellule che ricevevano mRNA non modificato attraverso la via non endosoma mostravano una buona produzione di proteine senza troppe reazioni da parte del sistema immunitario. D'altra parte, quando gli scienziati utilizzavano la via endosoma, l'mRNA modificato era necessario per evitare che il sistema immunitario provocasse caos.
La via non endosoma vince di nuovo
Continuando a scavare sugli effetti dei metodi di consegna, i risultati hanno mostrato che il tipo di modifica ai nucleosidi utilizzati non faceva molta differenza quando si utilizzava la via non endosoma. In sostanza, l'mRNA non modificato e quello modificato hanno funzionato altrettanto bene senza reazioni infiammatorie. In confronto, quando era coinvolta la via endosoma, le modifiche erano essenziali per ridurre le reazioni immunitarie.
Non tutti i sistemi immunitari sono creati uguali
In modo interessante, quando i ricercatori hanno esaminato un altro tipo di cellula immunitaria, nota come macrofagi derivate da midollo osseo primario, il modello è rimasto lo stesso. Queste cellule primarie hanno anche mostrato una migliore espressione dell'mRNA attraverso la via non endosoma con meno risposte infiammatorie.
Espressione sostenuta dell'mRNA
Un altro esperimento ha verificato se l'mRNA consegnato attraverso diverse vie potesse continuare a produrre proteine nel tempo. Quando l'mRNA modificato veniva consegnato attraverso la via endosoma, era efficace. Più importante, sia l'mRNA non modificato che quello modificato consegnati attraverso la via non endosoma hanno mantenuto i loro livelli di espressione felicemente per un periodo più lungo rispetto all'mRNA non modificato via consegna endosoma.
Esplorando diversi tipi di mRNA
Non fermandosi qui, i ricercatori volevano assicurarsi che le loro scoperte non fossero limitate a un tipo di mRNA. Hanno testato un diverso mRNA che codifica per una proteina fluorescente verde. Questo gli ha permesso di vedere visivamente la proteina in azione usando una tecnica chiamata citometria a flusso. I risultati hanno confermato quello che avevano già osservato: la via non endosoma ha portato a una migliore espressione dell'mRNA, indipendentemente dal fatto che l'mRNA fosse modificato.
Una parola sulle nanoparticelle lipidiche
Quando si utilizza l'mRNA per le terapie, è comune utilizzare nanoparticelle lipidiche per proteggere e consegnare l'mRNA in modo efficace. Tuttavia, sia aggiungere quelle modifiche all'mRNA sia utilizzare le nanoparticelle lipidiche possono rendere il processo più costoso e complesso. Capire se le modifiche siano necessarie in certi metodi di consegna potrebbe semplificare questo processo.
Punti chiave
- I metodi di consegna non endosomici possono consentire un'espressione efficace dell'mRNA senza necessità di modificare i nucleosidi.
- L'mRNA modificato potrebbe comunque essere necessario quando si utilizza la via endosoma per evitare reazioni forti del sistema immunitario.
- Gli studi precedenti che si sono concentrati sull'mRNA modificato spesso usavano nanoparticelle lipidiche, ma questo studio suggerisce che potrebbe non essere sempre necessario.
- Le scoperte potrebbero avere implicazioni per i futuri trattamenti e ricerche, specialmente su come ingegnerizzare le cellule immunitarie fuori dal corpo (ex vivo) per le terapie.
Conclusione
In sintesi, i ricercatori hanno scoperto che quando si consegna l'mRNA attraverso metodi non endosomici, potrebbe non essere più necessario apportare modifiche come il N1-metil pseudo-uridina. Questa scoperta apre la porta a strategie più semplici ed economiche nello sviluppo delle terapie basate su mRNA. E hey, se significa una migliore possibilità di trattare malattie risparmiando qualche soldo, chi non vorrebbe questo?
Titolo: Ex Vivo Delivery of mRNA to Immune Cells Via a Non-Endosomal Route Obviates the Need for Nucleoside Modification
Estratto: Base modification and the use of lipid nanoparticles (LNPs) are thought to be essential for efficient in vivo delivery and expression of mRNA. However, for ex vivo immune cell engineering, the need for either of the two is unclear. Previous reports have suggested that nucleic acids may be efficiently delivered to immune cells ex vivo, through a non-endosomal delivery route, but the need for base modification has not been determined. Herein, we demonstrate that when a non-endosomal delivery method is used, unmodified mRNA performs equally well to the commonly used base-modified mRNA, including the N1 methyl pseudo-uridine modification, in terms of protein expression and inflammatory response in cells. However, if an endosomal delivery route is used, then N1 methyl pseudo-uridine modification is necessary for high expression and low inflammatory response, as demonstrated by others as well. Overall, we show that non-endosomal mRNA delivery renders nucleoside modifications non-essential, and that unmodified mRNA combined with non-endosomal delivery route may be used for efficient ex vivo mRNA-based engineering of immune cells.
Autori: Bartika Ghoshal, Debajyoti Chakraborty, Manish Nag, Raghavan Varadarajan, Siddharth Jhunjhunwala
Ultimo aggiornamento: 2024-11-03 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.31.621287
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.31.621287.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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