पुनर्डिजाइन केलेले नॅनोपार्टिकल्स mRNA लसीचे वितरण तीक्ष्ण करतात

mRNA औषधाच्या मागे वितरण समस्या

COVID-19 विरुद्ध अत्यंत प्रभावी सिद्ध झालेल्या mRNA लसीं आनुवंशिक सूचना पेशीला देऊन कार्य करतात, प्रतिरक्षा व्यवस्थेला लक्ष्य रोगजनकाविरुद्ध संरक्षण तयार करण्यास प्रेरित करतात. परंतु वितरण यंत्रणा — लिपिड नॅनोपार्टिकल्स, लहान चरबी गोलाकार जे mRNA पेशीत हस्तांतरित करतात — नेहमीच अयोग्य उपकरण रहिले आहेत. एकदा इंजेक्ट केल्यानंतर, पारंपरिक LNP संपूर्ण शरीरात वितरित होतात, यकृत, प्लीहा आणि इतर ऊतींना पेलोड पहुंचवतात जिथे प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया तयार होणे आवश्यक आहे. University of Pennsylvania चे इंजिनियर अब या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी नॅनोपार्टिकलच्या मुख्य घटकाची पुनर्डिजाइन केली आहे.

ही नवीन डिजाइन Nature Biomedical Engineering मध्ये या आठवड्यात प्रकाशित एक पेपरमध्ये वर्णन केली आहे, ionizable लिपिड घटक सुधारते जे लिम्फ नोड्सपर्यंत पोहोचणार्या कणांचा प्रमाण नाटकीयरीत्या वाढवते — हे मुख्य स्टेजिंग क्षेत्र आहेत जिथे प्रतिरक्षा व्यवस्था लसींना प्रतिक्रिया दर्शवते. प्राणी परीक्षणांमध्ये, पुनर्डिजाइन केलेल्या कणांनी mRNA ला लिम्फ नोड्सपर्यंत वर्तमान डिजाइनपेक्षा सुमारे चार गुणा अधिक कार्यक्षमतेसह वितरित केले, तर यकृत जमा 60 टक्क्यापेक्षा अधिक कमी केला.

लिम्फ नोड लक्ष्यीकरण महत्वाचे का आहे

लिम्फ नोड्स अनुकूलित प्रतिरक्षा प्रतिक्रियेची शरीरात्मक केंद्रे आहेत. जेव्हा लसी अँटिजेन लिम्फ नोडपर्यंत पोहोचते, तेव्हा ते तंतोतंत विशेषीकृत प्रतिरक्षा पेशींना भेटते — B पेशी आणि T पेशी — जे दीर्घकालीन प्रतिरक्षा तयार करण्यासाठी सक्रिय होणे आवश्यक आहे. mRNA पेलोडला लिम्फ नोड्सपर्यंत प्रभावीपणे वितरित करणे म्हणजे प्रतिरक्षा-तयारी आनुवंशिक माहिती योग्य पेशीपर्यंत पोहोचते आणि कमी यकृत, प्लीहा आणि इतर ऊतींना वाया जाते जिथे ते कोणतीही उपयोगी प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया ट्रिगर करत नाही परंतु अजूनही सूज निर्माण करू शकते.

वर्तमान प्रजन्मातील LNP लसीं प्राथमिकत: यकृत वितरणावर अवलंबून आहेत. यकृत प्रतिरक्षा दृष्टिकोनातून तटस्थ गंतव्य नाही — हे लसी अँटिजेन प्रक्रिया करते आणि प्रतिरक्षा प्रतिक्रियेत योगदान देते — परंतु हे लिम्फ नोड वितरणापेक्षा मजबूत, दीर्घकालीन प्रतिरक्षा तयार करण्यात बरेच कमी प्रभावी आहे. Penn संशोधन दल विश्वास करते की लिम्फ नोड लक्ष्यीकरणामध्ये सुधार लसींना महत्त्वपूर्णपणे कमी डोजसह समान प्रतिरक्षा प्राप्त करण्यास अनुमती देऊ शकते, ज्यामुळे उत्पादन खर्च आणि डोज-अवलंबित दुष्प्रभावांचे दोन्ही जोखिम कमी होते.

त्याचे परिणाम संक्रामक रोग लसींच्या पलीकडे विस्तारतात. mRNA कॅन्सर लसींचा विकास करणारे संशोधक — जे प्रतिरक्षा व्यवस्थेला ट्यूमर-विशिष्ट अँटिजेन ओळखण्यास आणि आक्रमण करण्यास शिकवितात — दीर्घकाळपासून अधिक अचूक लिम्फ नोड वितरण मुख्य सक्षम क्षमता म्हणून मागवित आहेत. कॅन्सर इम्यूनोथेरपीला विशेषतः मजबूत cytotoxic T पेशीचे सक्रियकरण आवश्यक आहे, जे लिम्फ नोड ऊतकांमध्ये सर्वाधिक प्रभावीपणे तयार केले जातात.

सुधारात्मक मागे इंजिनीयरिंग

Penn दलाचे नवाचार ionizable लिपिडवर केंद्रीभूत आहे, नॅनोपार्टिकलचा तो घटक जो pH बदलांना पेशीत mRNA प्रकाशन सुविधाजनक करण्यासाठी प्रतिक्रिया देते. मागील ionizable लिपिड डिजाइन प्रामुखतः सेलुलर uptake आणि mRNA वितरण कार्यक्षमतेसाठी अनुकूलित होते, लिम्फ नोड ऊतकांची मजबूत विशेषता न घेता. नवीन डिजाइन एक संरचनात्मक सुधार समाविष्ट करते जो कणांचे apolipoprotein E शी आत्मीयता वाढवते, एक रक्त प्रोटीन जो लिम्फ नोड-रहणारे पेशीसाठी होमिंग सिग्नल म्हणून कार्य करते.

सुधार व्यवस्थित स्क्रीनिंग प्रक्रियेद्वारे ओळखण्यात आला होता ज्याने शेकडो लिपिड संरचनात्मक variants चाचणी केली, प्रत्येकला सेलुलर uptake कार्यक्षमता, mRNA वितरण कार्यप्रदर्शन आणि biodistribution प्रोफाइलसाठी मूल्यांकन केले. प्रायोगिक संश्लेषणापूर्वी कोणत्या संरचनात्मक वैशिष्ट्यांनी लिम्फ नोड आत्मीयता वाढवेल याचा अंदाज घेण्यासाठी Computational मॉडलिंग वापरण्यात आली, शोध स्थान लक्षणीयरीत्या सूर्यांची.

पुनर्डिजाइन केलेल्या नॅनोपार्टिकलने मानक LNP ची उच्च mRNA encapsulation कार्यक्षमता आणि intracellular प्रकाशन क्षमता राखली, तर लिम्फ नोड लक्ष्यीकरण क्षमता जोडली — म्हणजे अचूकता सुधार LNP ला प्रभावी बनवते असे वितरण कार्यप्रदर्शन त्यागमुळे येतो.

अगले पीढी लसींकडे

संशोधन दल इन्फ्लूएंजा, respiratory syncytial virus, आणि अनेक कॅन्सर संकेतांसाठी लसी फॉर्म्युलेशनांमध्ये नवीन LNP डिजाइन मूल्यांकन करण्यासाठी फार्मास्यूटिकल साथीदारांसह कार्य करण्यास सुरुवात केली आहे. पूर्व-क्लिनिकल परिणामांपासून क्लिनिकल मूल्यांकनपर्यंत वेळरेषा सामान्यत: दोन ते चार वर्षे विस्तारलेल्या असते, आणि नवीन लिपिड घटकाशी संबंधित अनेक नियामक अडचणी मानव चाचणीपूर्वी स्पष्ट करणे आवश्यक आहे.

परंतु अंतर्निहित विज्ञान लसी संशोधन सम्प्रदायात विशेष उत्साहाने स्वीकारला जात आहे. mRNA लसी platforms त्यांच्या द्रुत विकास क्षमतेचे कौतुक केले गेले आहेत, COVID-19 महामारी दरम्यान प्रदर्शित, जेव्हा लसीं अनुक्रमापासून क्लिनिकल स्थापनापर्यंत एका वर्षामध्ये गेल्या. वितरण प्रणालीच्या लक्ष्यीकरण अचूकता सुधारणे लसी आणि चिकित्सक अनुप्रयोगांच्या संपूर्ण श्रेणीत platform चे फायदे आणखी मजबूत करू शकते.

University of Pennsylvania ने नवीन ionizable लिपिड डिजाइन कव्हर करणारे पेटंट दाखल केले आहेत, आणि अनेक फार्मास्यूटिकल कंपन्यांसह परवाना देण्याच्या आलोचनांचा अहवाल दिला जात आहे. संशोधन National Institutes of Health आणि Gates Foundation च्या वैश्विक लसी उद्योगांकडून अनुदानाद्वारे आंशिक समर्थित होते, जो सुरुवातीच्या COVID-19 अनुप्रयोगांपलीकडे mRNA वितरण तंत्रज्ञान प्रगतीमध्ये व्यापक हित प्रतिबिंबित करते.

mRNA चिकित्सकांकरिता व्यापक परिणाम

लसींच्या पलीकडे, अचूकता वितरण सुधार mRNA चिकित्सकांच्या विस्तारित ब्रह्मांडासाठी परिणाम आहेत. संशोधक अनुवंशिक रोग, प्रोटीन-अपुर्यताता परिस्थिती आणि regenerative औषधे अनुप्रयोगांसाठी mRNA-आधारित उपचार तपासत आहेत. या अनेक संदर्भांमध्ये, mRNA पेलोडला विशिष्ट ऊतींना वितरित करणे — फक्त लिम्फ नोड्स नाही, तर स्नायू, ट्यूमर किंवा विशिष्ट अवयव प्रणाली — चिकित्सक प्रभावकारितेसाठी आवश्यक आहे. Penn दलाद्वारे प्रदर्शित अभियांत्रिकी तत्वे biodistribution नियंत्रित करणार्या लिपिड घटकांना tuning करून ऊतक-लक्ष्यीकृत LNP डिजाइन करण्यासाठी अधिक सामान्य क्षमतेकडे संकेत देतात.

हा लेख Phys.org च्या रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा।