محققانی از شرکت نیتو دنکو و دانشگاه هوکایدو، به بررسی ذرات لیپیدی شاخه‌دار پرداختند تا بهترین گزینه برای استفاده در صنعت واکسن‌سازی و داروسازی را معرفی کنند.
کدام ذرات لیپیدی شاخه‌دار برای تولید واکسن بهتر هستند؟
RNA پیام‌رسان (mRNA) مولکول‌های زیستی هستند که اطلاعات رمزگذاری شده توسط ژن‌های موجود در هسته را برای سنتز پروتئین توسط ریبوزوم‌ها به سیتوپلاسم منتقل می‌کنند. توالی‌های mRNA را می‌توان برای رمزگذاری پروتئین‌های خاص طراحی کرد. شناخته شده‌ترین نمونه از این واکسن‌های mRNA مربوط به واکسن کرونا است.
مولکول‌های mRNA بزرگ و از نظر شیمیایی ناپایدار هستند، بنابراین باید از یک ناقل برای رساندن mRNA به سلول‌ها استفاده کرد. یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌ها برای تحویل mRNA، نانوذرات لیپیدی (LNPs) هستند که از لیپیدهای قابل یونیزاسیون، کلسترول، لیپیدهای کمکی و پلی اتیلن گلیکول تشکیل شده‌اند.
تیمی از محققان به سرپرستی استادیار یوسوکه ساتو و پروفسور هیدیوشی هاراشیما در دانشکده علوم دارویی دانشگاه هوکایدو و کازوکی هاشیبا در شرکت نیتو دنکو (Nitto Denko) یک لیپید قابل یونیزاسیون شاخه‌دار جدید ایجاد کرده‌اند که وقتی در LNP ها گنجانده شود کارایی تحویل mRNA را افزایش می‌دهد. نتایج این پروژه در نشریه Small Science منتشر شده است.
مطالعات پیشین نشان داده است که لیپیدهای قابل یونیزاسیون شاخه‌دار کارایی تحویل mRNA توسط LNPها را افزایش می‌دهند. با این حال، دو موضوع عمده مانع از تجزیه و تحلیل سیستماتیک اثر شاخه‌ها در لیپیدهای یونیزاسیون شده است. اول، شاخه‌ای شدن دم منجر به تنوع عظیمی از مواد شیمیایی می‌شود. دوم، تعداد لیپیدهای قابل یونیزاسیون شاخه‌دار تجاری در دسترس محدود است.
برای غلبه بر این موانع، محققان یک کتابخانه لیپیدی سیستماتیک از لیپیدهای قابل یونیزاسیون شاخه‌دار ایجاد کردند و این کتابخانه را به زیر مجموعه خاصی از لیپیدهای شاخه‌دار محدود کردند که فقط با دو پارامتر قابل توصیف است: تعداد کربن کل و تقارن.
آن‌ها در ادامه ۳۲ لیپید موجود در این کتابخانه را برای بررسی تأثیر آن‌ها بر پایداری LNP های حاوی mRNA (LNP-RNA) آزمایش کردند.
این تیم کشف کرد که LNP-RNAهایی که حاوی لیپیدهای شاخه‌دار بسیار متقارن هستند، میکروویسکوزیته بیشتری از خود نشان می‌دهند و میکروویسکوزیته بالاتر با افزایش پایداری LNP-RNA همبستگی مثبت دارد. لیپیدهای شاخه‌دار بسیار متقارن در LNP-RNAها نیز با بیان پروتئین در کبد و طحال در موش‌ها همبستگی مثبت دارند. آن‌ها مشخص کردند که طول زنجیره شاخه بر انتخاب اندام تأثیر می‌گذارد.
پایدارترین ذخیره‌سازی و کارآمدترین تحویل mRNA توسط لیپید انشعاب CL4F 8-6 به دست آمد. نویسندگان نشان دادند که این لیپید خاص می‌تواند در LNPهای طراحی‌شده برای ویرایش ژن مورد استفاده قرار گیرد و تنها با یک دوز LNP به سرکوب ۷۷ درصدی ژن هدف در موش‌ها دست یابد.
این مطالعه نشان داد که لیپیدهای شاخه‌دار با سطح تقارن بالا به خواص LNP بهینه برای تحویل درون سلولی کارآمد و فرمول‌های پایدار کمک می‌کنند.
کار آینده این گروه بر توسعه کتابخانه‌های لیپیدی توسعه یافته برای درک خواص سایر چربی‌های شاخه‌دار متمرکز خواهد بود و ممکن است منجر به طراحی لیپیدهای جدید شود.
