مهندسان نانو در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو روشی جدید و موثری برای رساندن RNA پیام‌رسان (mRNA) به سلول‌ها ایجاد کرده‌اند. رویکرد آن‌ها شامل بسته‌بندی mRNA در داخل نانوذراتی است که ساختاری شبیه به ویروس آنفولانزا دارد. این نانوذرات یک وسیله طبیعی کارآمد برای انتقال مواد ژنتیکی مانند RNA به داخل سلول‌ها است.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Angewandte Chemie International Edition منتشر شده است.
این کار به یک چالش بزرگ در زمینه دارورسانی می‌پردازد: وارد کردن مولکول‌های دارویی زیستی بزرگ به سلول‌ها و محافظت از آن‌ها در برابر اندامک‌هایی به نام اندوزوم.
این حباب‌های کوچک پر از اسید در داخل سلول، به‌عنوان موانعی عمل می‌کنند که مولکول‌های بزرگی، که سعی در ورود به سلول دارند را به دام می‌اندازند و هضم می‌کنند. برای اینکه مواد و ترکیبات درمانی زیستی پس از قرار گرفتن در داخل سلول کار خود را انجام دهند، به راهی برای فرار از اندوزوم ها نیاز دارند.
لیانگ فانگ ژانگ، نویسنده ارشد این مقاله گفت: «روش‌های تحویل mRNA فعلی برای فرار آندوزومی چندان مؤثر نیستند، بنابراین مقدار mRNA که در واقع درون سلول‌ها آزاد می‌شود و اثر خود را نشان می‌دهد بسیار کم است. اکثر آن‌ها هنگام تجویز هدر می‌روند.»
ژانگ توضیح داد که دستیابی به فرار کارآمد آندوزومی می‌تواند یک تغییر انقلابی در حوزه واکسن‌ها و درمان‌های mRNA باشد. اگر بتوانید mRNA بیشتری را به سلول‌ها وارد کنید، به این معنی است که می‌توانید دوز بسیار کمتری از واکسن mRNA مصرف کنید و این می‌تواند عوارض جانبی را کاهش دهد و در عین حال به همان اثربخشی دست یابد. همچنین می‌تواند انتقال RNA مداخله گر کوچک (siRNA) به سلول‌ها را که در برخی از اشکال ژن درمانی استفاده می شود، بهبود بخشد.
در طبیعت، ویروس‌ها کار بسیار جالبی برای فرار از اندوزوم انجام می‌دهند. به‌عنوان مثال، ویروس آنفولانزای A روی سطح خود پروتئین خاصی به نام هماگلوتینین دارد که وقتی توسط اسید داخل اندوزوم فعال می‌شود، ویروس را تحریک می‌کند تا غشای خود را با غشای اندوزومی ترکیب کند. این امر اندوزوم را باز می‌کند و ویروس را قادر می‌سازد تا مواد ژنتیکی خود را بدون تخریب در سلول میزبان آزاد کند.
ژانگ و تیمش نانوذراتی برای تحویل mRNA توسعه دادند که توانایی ویروس آنفولانزا در انجام این کار را تقلید می‌کند. برای ساخت این نانوذرات، محققان سلول‌های آزمایشگاهی را به صورت ژنتیکی مهندسی کردند تا پروتئین هماگلوتینین را در غشای سلولی خود بیان کنند. سپس غشاها را از سلول‌ها جدا کردند، آن‌ها را به قطعات کوچک شکستند و روی نانوذرات ساخته‌شده از یک پلیمر زیست تخریب‌پذیر که از قبل با مولکول‌های mRNA درون آن بسته‌بندی شده بود، پوشاندند.
محصول نهایی نانوذره‌ای شبیه ویروس آنفولانزا است که می‌تواند وارد سلول شود، از اندوزوم خارج شود و بار mRNA خود را آزاد کند و به سلول دستور تولید پروتئین بدهد.
محققان این نانوذرات را روی موش آزمایش کردند. نانوذرات با mRNA کدکننده پروتئینی به‌نام Cypridina luciferase بسته‌بندی شده بودند. موش‌ها قطرات محلول حاوی نانوذرات را از طریق بینی استفاده کرده و هم از طریق تزریق داخل وریدی به آن‌ها تزریق شد. محققان از بینی موش‌ها تصویربرداری کردند و خون موش‌ها را هم بررسی کردند و مقدار قابل توجهی سیگنال بیولومینسانس به دست آمد. اینها شواهدی بود که نشان می‌داد نانوذرات شبه ویروس آنفولانزا به‌طور مؤثر محموله‌های mRNA خود را در داخل بدن به سلول‌ها می‌رسانند.
محققان اکنون در حال آزمایش سیستم خود برای تحویل محموله‌های درمانی mRNA و siRNA هستند.