Lipid nanóagnir eru örsmáar agnir úr lípíðum, sem eru sameindir sem geta myndað líffræðilegar himnur. Hægt er að nota lípíð nanóagnir til að skila erfðaefni, svo sem DNA eða RNA, inn í frumur til genameðferðar. Genameðferð er tækni sem miðar að því að meðhöndla eða koma í veg fyrir sjúkdóma með því að breyta genum frumna.
Af hverju að nota lípíð nanóagnir til genameðferðar?
Genameðferð hefur mikla möguleika til að meðhöndla ýmsa sjúkdóma, svo sem smitsjúkdóma, krabbamein og erfðasjúkdóma. Hins vegar er ekki auðvelt að skila erfðaefni inn í frumur, því það getur brotnað niður af ensímum, hafnað af ónæmiskerfinu eða lokað inni í innkirtlum (himnubundin hólf inni í frumum). Þess vegna þarf að vernda og flytja erfðaefni með sendingarkerfi sem getur sigrast á þessum hindrunum.
Lipid nanóagnir eru eitt af efnilegustu afhendingarkerfum fyrir genameðferð, vegna þess að þær hafa nokkra kosti:
Þeir geta verndað erfðaefni fyrir niðurbroti og ónæmisþekkingu.
Þeir geta runnið saman við frumuhimnur og losað erfðaefni út í umfrymið.
Hægt er að hanna þær til að miða við sérstakar frumur eða vefi með því að breyta yfirborðseiginleikum þeirra.
Auðvelt er að framleiða þær og stækka þær til klínískrar notkunar.
Þeir hafa litla eiturhrif og ónæmisvaldandi áhrif samanborið við veiruferjur, sem eru annað algengt afhendingarkerfi fyrir genameðferð.
Hvernig virka lípíð nanóagnir fyrir genameðferð?
Lipid nanóagnir eru samsettar úr mismunandi tegundum lípíða, svo sem katjónísk lípíð, hjálparlípíð, fusogenic lípíð og PEGýleruð lípíð. Katjónísk lípíð hafa jákvæða hleðslu sem getur tengst neikvæðri hleðslu erfðaefnis og myndað flókið sem kallast lípoplex. Hjálparlípíð hjálpa til við að koma á stöðugleika í lipoplex og auka skilvirkni þess. Fusogenic lípíð hjálpa til við að sameina lípíð nanóögnina við frumuhimnuna og losa erfðaefnið í umfrymið. PEGýleruð lípíð hafa pólýetýlen glýkól (PEG) keðju tengda við sig, sem getur varið lípíð nanóögnina frá ónæmiskerfinu og lengt blóðrásartíma hennar í blóði.
Hægt er að gefa lípíð nanóagnir með mismunandi leiðum, svo sem inndælingu í bláæð, inndælingu í vöðva, innöndun eða staðbundinni notkun. Þegar þeir komast á marksvæðið hafa þeir samskipti við frumuhimnuna og skila erfðaefninu inn í frumuna. Erfðaefnið fer síðan inn í kjarnann og annað hvort kemur í stað eða gerir við gallað gen, eða tjáir meðferðarprótein.
Hver eru nokkur dæmi um lípíð nanóagnir fyrir genameðferð?
Lípíð nanóagnir hafa verið notaðar með góðum árangri til að afhenda mismunandi gerðir af erfðaefni, svo sem mRNA, siRNA, plasmíð DNA og CRISPR-Cas9. Nokkur dæmi um lípíð nanóagnir til genameðferðar eru:
Onpattro:Þetta er fyrsta FDA-samþykkta lípíð nanóagna-lyfið til að meðhöndla arfgenga transthyretin-miðlaða amyloidosis (hATTR), sjaldgæfan erfðasjúkdóm sem veldur taugaskemmdum og hjartabilun. Onpattro gefur siRNA sem þaggar niður stökkbreytta transthyretin (TTR) genið og dregur úr framleiðslu á óeðlilegu TTR próteini sem myndar amyloid útfellingar í vefjum.
BNT162b2:Þetta er eitt af COVID-19 bóluefninu sem Pfizer og BioNTech þróaði, sem notar lípíð nanóagnir til að skila mRNA sem kóðar toppprótein SARS-CoV-2, veirunnar sem veldur COVID-19. MRNA-efnið gefur frumunum fyrirmæli um að framleiða topppróteinið, sem kallar fram ónæmissvörun gegn veirunni.
CTX001:Þetta er tilraunameðferð með gena-breytingarmeðferð til að meðhöndla beta-þurrka og sigðfrumusjúkdóm, sem eru arfgengar blóðsjúkdómar sem hafa áhrif á framleiðslu og virkni blóðrauða. CTX001 notar lípíð nanóagnir til að skila CRISPR-Cas9, sameindaverkfæri sem getur skorið og breytt DNA. CRISPR-Cas9 miðar á og leiðréttir gen sem stjórnar tjáningu blóðrauða fósturs, eykur magn þess og dregur úr einkennum sjúkdómanna.
Hverjar eru nokkrar áskoranir og framtíðarleiðbeiningar fyrir lípíð nanóagnir fyrir genameðferð?
Lipid nanóagnir hafa sýnt mikla fyrirheit um genameðferð, en þær standa einnig frammi fyrir nokkrum áskorunum og takmörkunum, svo sem:
Fínstillir stærð þeirra, lögun, hleðslu og samsetningu til að ná fram mikilli skilvirkni og sérstöðu.
Að stjórna lífdreifingu þeirra, lyfjahvörfum og lyfhrifum til að forðast-áhrif og eiturverkanir.
Að skilja samskipti þeirra við líffræðilega vökva, frumur og vefi til að lágmarka óæskileg ónæmissvörun og aukaverkanir.
Þróa staðlaðar aðferðir við lýsingu þeirra, mótun og gæðaeftirlit til að tryggja öryggi þeirra og virkni.
Stækka notkun þeirra umfram lifrar-miðaðar meðferðir til annarra líffæra og sjúkdóma.
Til að sigrast á þessum áskorunum og efla lípíð nanóagnir til genameðferðar er þörf á frekari rannsóknum til að:
Kannaðu nýjar tegundir lípíða og lípíða-eins og efna sem geta bætt stöðugleika, virkni og lífsamrýmanleika lípíðnanóagna.
Rannsakaðu aðferðir og þætti sem hafa áhrif á myndun, afhendingu og losun lípíð nanóagna og erfðafræðilegan farm þeirra.
Nýttu lífsameindakórónu lípíðnanóagna, sem er lag próteina og annarra sameinda sem aðsogast að yfirborði þeirra í líffræðilegu umhverfi, til að móta miðun þeirra og frammistöðu.
Hannaðu snjallar og móttækilegar lípíðnanóagnir sem geta skynjað og lagað sig að mismunandi áreiti, svo sem pH, hitastigi, ensímum eða ljósi.
Sameina lípíð nanóagnir við aðra tækni, svo sem nanóvélar, lífskynjara eða gervigreind, til að búa til nýja og háþróaða genameðferðarvettvang.
Lipid nanóagnir eru ný og fjölhæf genaafhendingartækni fyrir klíníska notkun. Með því að virkja möguleika sína og takast á við áskoranir þeirra geta lípíð nanóagnir rutt brautina fyrir skilvirkari og persónulegri genameðferð við ýmsum sjúkdómum.
