Науковці зі США та Данії випробували оральне доставлення мРНК з допомогою капсули для ковтання на тваринах. Досліди на мишах та свинях вказують, що капсула, навантажена наночастинками із нуклеїновою кислотою, може успішно доставляти в тканину шлунка РНК у кількості, що перевищує дози у вакцинах проти ковіду. Якщо подальші випробування технології будуть успішними, це може зробити щеплення мРНК-вакцинами зручнішим та сприйнятливішим пацієнтами. Стаття оприлюднена в журналі Matter.
Будова капсули SOMA та рентегівське її зображення. Alex Abramson et al. / Nature Biotechnology, 2021
Навіщо доставляти таким чином мРНК?
мРНК-вакцини зараз відомі більшості людей завдяки ефективним вакцинам проти коронавірусної інфекції. А проте, їхня висока дієвість не обмежується ковідом. Наприклад, вони пройшли перші успішні випробування проти хвороби Лайма, що передається кліщами, а також розглядаються як спосіб запобігати ВІЛ-інфекції. А оскільки вони виробляються швидше за інші типи вакцин, то можуть мати важливе значення для швидкого стримання поширення інфекційних захворювань. Та окрім ефективності науковці працюють ще й над тим, щоб збільшити сприйнятливість пацієнтів до щеплень, зокрема розробити зручніші за ін'єкції способи доставлення мРНК-вакцин. Група дослідників із Массачусетського технологічного інституту та фармацевтичної компанії Novo Nordisk працює над створенням мРНК-вакцини, яку можна було б доставляти орально. Але оскільки нуклеїнові кислоти, як-от РНК, дуже швидко деградують у середовищі травної системи, то вони придумали заключити її в захисну капсулу.
Як капсула покликана вберегти РНК?
У попередніх дослідах науковці продемонстрували капсулу для ковтання SOMA, яка може замінити типові ін'єкції інсуліну та інших нестабільних у травному середовищі молекул. Її розміри складають приблизно 12 на 15 міліметрів, і після потрапляння в шлунок вона самостійно орієнтується завжди одним боком до стінки органу завдяки своїй формі. Відтак волога активує актуатор, що звільняє пружинний механізм і висуває коротку голку в стінку шлунка усього на кілька міліметрів, впорскуючи лікарську речовину. Після цього активується система втягування голки для уникнення подальшої травматизації тканин. Зараз капсулу SOMA вирішили випробувати для уможливлення доставлення мРНК-вакцини оральним шляхом через шлункову ін'єкцію.
Щоб додатково захистити молекулу, вчені заключили її у наночастинки з розгалуженого та розгалуженого гібридного полі-бета-аміноестеру (PBAE), які легко проникають всередину клітин, де руйнуються, вивільняючи РНК. Перші випробування методу доставлення провели на мишах, яким самостійно здійснили ін'єкції в слизову оболонку шлунка наночастинок із 20 мікрограмами мРНК, яка кодує фермент Cre рекомбіназу. Про успішне проникнення РНК в клітини вони дізналися завдяки тому, що миші були генетично модифіковані виробляти флуоресцентний білок в присутності Cre рекомбінази. Через два дні флуоресценцію виявили не лише в клітинах у місці ін'єкції, а і в інших органах, зокрема печінці, що свідчить про системне поширення наночастинок. Тож надалі науковці випробували можливість орального доставлення РНК вже за допомогою капсули SOMA на великих піддослідних тваринах, які більше подібні до людей.
Наскільки вдалою виявилася ідея доставлення мРНК-вакцини капсулою?
Наступні досліди провели на трьох свинях, яким дали проковтнути по три капсули, що містили 50 мікрограмів мРНК, яка кодує Cre рекомбіназу (для порівняння, вакцини проти ковіду містять лише 30-100 мікрограмів мРНК). Через добу після введення експресію ферменту виявили у тканинах шлунка поблизу мікроін'єкції у двох піддослідних тварин. Але на відміну від мишей, у свиней не помітили проникнення мРНК в клітини печінки або інших органів. Вчені пояснюють це можливими відмінностями у фізіології двох видів, а також впливом різних способів доставлення наночастинок у тканини, через що ті по-різному могли проникати в клітини. Надалі автори хочуть покращити проникність РНК у клітини, ймовірно, через зміну складу оболонок наночастинок або збільшення дози РНК в них.
Хоча поки що мРНК із капсул не поширилися у свиней організмом, можливо, що навіть цього буде достатньо. У слизовій оболонці шлунка присутні численні імунні В- і Т клітини, стимуляція яких введенням мРНК-вакцини може спричинити імунну реакцію, що забезпечить імунітет проти хвороби. Наступні дослідження допоможуть з'ясувати, чи імунні реакції спостерігаються лише в шлунку або ж поширюються і на інші органи.