Las terapias con ARNip son prometedoras para el tratamiento de enfermedades como el cáncer y los trastornos genéticos, pero su eficacia depende de su administración adecuada. Un estudio reciente encontró que el método de combinar ARNip con nanopartículas lipídicas (LNP) es la clave del éxito. Utilizando RMN y dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS), los investigadores revelaron que diferentes métodos de preparación afectan la estructura interna y la distribución del ARNip en las LNP, lo que afecta su potencial terapéutico. La optimización de estos métodos puede aumentar la eficacia de los LNP cargados con ARNip.
Las pequeñas moléculas de ARN de interferencia (ARNip) tienen un enorme potencial para tratar enfermedades silenciando genes específicos. Encapsulado en nanopartículas lipídicas (LNP), el ARNip se puede administrar de manera eficiente a las células diana. Sin embargo, la eficacia de estas terapias depende de la estructura interna de las LNP, que puede afectar significativamente su capacidad para administrar ARNip. Los métodos convencionales a menudo no logran proporcionar la información molecular detallada necesaria para ajustar el diseño de LNP para lograr una eficacia terapéutica óptima.
Un estudio publicado en Diario de Liberación Controlada El 2 de agosto de 2024, bajo el liderazgo del profesor asistente Keisuke Yuda de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Chiba, se introdujo un nuevo método para optimizar los LNP cargados con ARNip. Utilizando la caracterización a nivel molecular basada en RMN, la investigación investiga cómo los diferentes métodos de mezcla de ARNip afectan la homogeneidad y el estado molecular de los ARNip dentro de las LNP. El estudio fue escrito por el Dr. Hidetaka Akita de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Tohoku. el Dr. Kenjiro Higashi de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Chiba; y el Dr. Konikazu Moribe (último autor) de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Chiba.
“La RMN nos permitió observar el interior de estas nanopartículas a nivel molecular, revelando cómo se distribuye el ARNip dentro del núcleo de LNP. Este nivel de conocimiento es fundamental para comprender y optimizar las formulaciones de LNP. Es muy importante”, dijo el Dr. Ueda.
El equipo comparó tres métodos de preparación para comprender la estructura molecular de los LNP cargados con ARNip y sus efectos sobre la eficiencia del silenciamiento de genes. Los métodos incluyeron la premezcla, donde se mezclaron ARNip y lípidos utilizando un mezclador de microfluidos. Postmezcla (A), donde el ARNip se mezcló con LNP en blanco en condiciones ácidas con etanol. y postmezcla (B), donde el ARNip se mezcló con LNP en blanco en condiciones ácidas sin etanol.
Si bien los tres métodos produjeron LNP con un tamaño constante de aproximadamente 50 nm y mantuvieron una proporción constante de ARNip a contenido de lípidos, la distribución de ARNip dentro de los LNP varió significativamente. El método de premezcla, en el que el ARNip y los lípidos se mezclan simultáneamente, da como resultado una distribución más uniforme del ARNip dentro de las LNP. Por el contrario, el método de postmezcla, en el que se añade ARNip a LNP preformados, conduce a una distribución heterogénea con áreas de concentración alta y baja de ARNip.
“Esta heterogeneidad puede afectar significativamente el efecto silenciador del ARNip. Los LNP con una distribución de ARNip más uniforme tienen más probabilidades de apuntar eficazmente a las células con su carga terapéutica. Esto puede influir en los resultados del tratamiento. “Destaca la necesidad crítica de mejorar las condiciones de preparación para mejorar, ” explica la Dra. Ueda
Los resultados mostraron que las LNP premezcladas exhibían efectos de silenciamiento genético superiores. En estos LNP, los lípidos ionizables estaban más fuertemente asociados con el ARNip, formando una estructura bicapa apilada que mejoraba el silenciamiento de genes. Por el contrario, las LNP postmezcladas mostraron una estructura más heterogénea, lo que probablemente obstaculizó su capacidad para fusionarse con las membranas celulares y redujo su eficacia terapéutica.
“Esta investigación podría mejorar la vida de las personas al mejorar la terapia génica y la medicina basada en ARN. Al mejorar el método de administración de ARNip utilizando nanopartículas lipídicas (LNP), el cáncer, las enfermedades genéticas y los tratamientos para enfermedades como las infecciones virales podrían ser más efectivos. Además, Podría mejorar la eficacia y seguridad de las vacunas de ARN, como las utilizadas para la COVID-19, haciéndolas más estables y adyuvantes en general. Al reducir los efectos secundarios, este estudio tiene el potencial de conducir a tratamientos más eficaces y seguros para los pacientes. ” Ueda.
De cara al futuro, estos avances pueden contribuir al desarrollo de una medicina más personalizada, con tratamientos adaptados a cada paciente. Los sistemas mejorados de administración de medicamentos también pueden reducir los costos y aumentar el acceso a tratamientos avanzados, beneficiando a una población más amplia.
