I ricercatori della Penn Engineering hanno sviluppato un metodo innovativo per sintetizzare un componente fondamentale delle nanoparticelle lipidiche (LNPs), ispirandosi al design dello space shuttle. Questa innovazione semplifica la produzione di LNP e potenzia la consegna di mRNA alle cellule, con applicazioni promettenti nel trattamento dell’obesità e delle malattie genetiche. La tecnica prevede una strategia di sintesi inedita che imita i razzi booster dello space shuttle, migliorando notevolmente l’efficienza della consegna di mRNA.
Innovazione ispirata alla tecnologia spaziale
Prendendo spunto dalla tecnologia dello space shuttle, i ricercatori della Penn Engineering hanno messo a punto un metodo inedito per sintetizzare un elemento cruciale delle nanoparticelle lipidiche (LNPs). Queste LNPs sono essenziali nell’amministrazione di terapie a base di mRNA, come i vaccini COVID-19 di Pfizer-BioNTech e Moderna, migliorando sia la semplicità di produzione delle LNP sia la loro efficacia nel trasportare l’mRNA nelle cellule per trattamenti medici.
In un articolo pubblicato su Nature Communications, Michael J. Mitchell, professore associato presso il Dipartimento di Bioingegneria, descrive un nuovo modo di sintetizzare i lipidoidi ionizzabili, componenti chimici chiave delle LNPs che aiutano a proteggere e consegnare carichi medicinali. Per questo articolo, Mitchell e i suoi coautori hanno testato la consegna di un farmaco mRNA per il trattamento dell’obesità e strumenti di editing genetico per il trattamento di malattie genetiche.
Semplificazione del processo produttivo
Esperimenti precedenti hanno dimostrato che i lipidoidi con code ramificate sono più efficaci nel consegnare l’mRNA alle cellule, ma i metodi per creare queste molecole sono intensivi in termini di tempo e costi. “Offriamo una strategia di costruzione innovativa per la sintesi rapida ed economica di questi lipidoidi”, afferma Xuexiang Han, studente post-dottorato nel laboratorio di Mitchell e co-primo autore dell’articolo.
Il metodo prevede la combinazione di tre sostanze chimiche: una “testa” di ammina, due “code” di alchil epossido e, infine, due “code ramificate” di acil cloruro. La somiglianza del lipidoido completato con uno space shuttle attaccato a due razzi booster non è casuale: al college, ricorda Han, un documentario sullo space shuttle lo aveva colpito per il design dei booster a propellente solido che permettevano allo shuttle di entrare in orbita. “Ho pensato che potessimo aggiungere due code ramificate come ‘booster’ al lipidoido per promuovere la consegna dell’mRNA”, dice Han.
Infatti, l’aggiunta delle code ramificate ha portato a un notevole aumento della capacità delle LNPs equipaggiate con il nuovo lipidoido di consegnare l’mRNA alle cellule bersaglio, un po’ come un razzo i cui booster gli permettono di penetrare più facilmente l’atmosfera. “Abbiamo visto un aumento drammatico di un ormone che regola il metabolismo nelle cellule bersaglio dopo aver consegnato l’mRNA utilizzando questi lipidoidi, il che è davvero eccitante quando lo si considera come un modo per trattare l’obesità”, afferma Mitchell.
Un passo avanti nella medicina personalizzata
La ricerca rappresenta un passo significativo verso la medicina personalizzata, offrendo una strada più efficiente e meno costosa per la produzione di LNPs. Questo potrebbe accelerare lo sviluppo e la distribuzione di terapie basate su mRNA per una varietà di condizioni, comprese l’obesità e le malattie genetiche, migliorando la qualità della vita di milioni di persone in tutto il mondo.
