Pengeditan Gen Rusak untuk Memerangi Penyakit di Paru-paru

Muatan positif dari kelompok kepala membantu partikel untuk berinteraksi dengan mRNA bermuatan negatif, dan juga membantu mRNA untuk melepaskan diri dari struktur seluler yang menelan partikel begitu mereka memasuki sel.

Struktur ekor lipid, sementara itu, membantu partikel melewati membran sel. Para peneliti menghasilkan 10 struktur kimia yang berbeda untuk ekor lipid, bersama dengan 72 kelompok kepala yang berbeda. Dengan menyaring kombinasi berbeda dari struktur ini pada tikus, para peneliti dapat mengidentifikasi yang paling mungkin mencapai paru-paru.

Lebih Efisien

Dalam tes lebih lanjut pada tikus, para peneliti menunjukkan bahwa mereka dapat menggunakan partikel untuk mengirimkan komponen pengkodean mRNA CRISPR/Cas9. Komponen dirancang untuk memotong sinyal berhenti yang secara genetik dikodekan ke dalam sel paru-paru hewan.

Saat sinyal berhenti itu dihilangkan, gen untuk protein fluoresen menyala. Mengukur sinyal fluoresen ini memungkinkan para peneliti untuk menentukan persentase sel yang berhasil mengekspresikan mRNA.

Para peneliti menemukan bahwa setelah satu dosis mRNA, sekitar 40 persen sel epitel paru-paru ditransfusikan. Dua dosis meningkatkan levelnya menjadi lebih dari 50 persen, dan tiga dosis hingga 60 persen. Sasaran paling penting untuk mengobati penyakit paru-paru adalah dua jenis sel epitel yang disebut sel klub dan sel bersilia, dan masing-masing ditransfusikan sekitar 15 persen.

"Ini berarti bahwa sel yang dapat kami edit benar-benar merupakan sel yang menarik untuk penyakit paru-paru," kata Li. "Lipid ini memungkinkan kami mengirimkan mRNA ke paru-paru jauh lebih efisien daripada sistem pengiriman lain yang telah dilaporkan sejauh ini," imbuh dia.

Partikel baru juga terurai dengan cepat, memungkinkannya dibersihkan dari paru-paru dalam beberapa hari dan mengurangi risiko peradangan. Partikel juga dapat dikirim beberapa kali ke pasien yang sama jika diperlukan dosis berulang. Hal ini memberi mereka keuntungan dibandingkan pendekatan lain untuk mengirimkan mRNA, yang menggunakan versi modifikasi dari adenovirus yang tidak berbahaya. Virus tersebut sangat efektif dalam memberikan RNA tetapi tidak dapat diberikan berulang kali karena mereka menginduksi respon imun pada inang.

"Pencapaian ini membuka jalan untuk aplikasi pengiriman gen terapeutik paru-paru yang menjanjikan untuk berbagai penyakit paru-paru," kata Direktur Laboratory of Precision NanoMedicine di Universitas Tel Aviv, Dan Peer, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

"Platform ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan vaksin dan terapi konvensional, termasuk bebas sel, memungkinkan produksi cepat, dan memiliki keserbagunaan tinggi serta profil keamanan yang baik," imbuh dia.

Untuk menghantarkan partikel dalam penelitian ini, para peneliti menggunakan metode yang disebut instilasi intratrakeal, yang sering digunakan sebagai cara memodelkan penghantaran obat ke paru-paru. Mereka sekarang bekerja untuk membuat partikel nano mereka lebih stabil, sehingga dapat di-aerosol dan dihirup menggunakan nebulizer.

Para peneliti juga berencana untuk menguji partikel untuk mengirimkan mRNA yang dapat memperbaiki mutasi genetik yang ditemukan pada gen yang menyebabkan cystic fibrosis, pada model tikus penyakit tersebut. Mereka juga berharap dapat mengembangkan pengobatan untuk penyakit paru-paru lainnya, seperti fibrosis paru idiopatik, serta vaksin mRNA yang dapat diberikan langsung ke paru-paru. hay/I-1