به گزارش زیستنا به نقل از GenEngNews، گروهی پژوهشی در ژاپن گزارش داده‌اند که لیپید یونیزه‌شونده شاخه‌دار (Branched Ionizable Lipid) جدیدی را ایجاد کرده‌اند. این لیپید درصورتی‌که در نانوذرات لیپیدی (Lipid Nanoparticles) یا به‌اختصار LNPs گنجانیده شود، کارایی تحویل mRNA را افزایش بسیاری می‌دهد. نتایج این مطالعه در ژورنال Small Science منتشر شده است.
مطالعه پیشین نشان داده است که لیپیدهای یونیزه شونده با دم‌های شاخه‌دار کارایی تحویل mRNA به‌وسیله نانوذرات لیپیدی را افزایش می‌دهند. بااین‌حال، دو موضوع عمده مانع از تجزیه‌وتحلیل روشمند اثر شاخه‌دار بودن لیپیدهای یونیزه شونده شده است.
نخست، شاخه‌دار بودن دم منجر به تنوع بسیار زیاد مواد شیمیایی می‌شود. دوم، تعداد لیپیدهای یونیزه شونده شاخه‌دار تجاری در دسترس محدود است. پژوهشگران برای غلبه بر این موانع، کتابخانه لیپیدی ساختارمندی را از لیپیدهای یونیزه شونده شاخه‌دار ایجاد کردند و این کتابخانه را به زیر مجموعه ویژه‌ای از لیپیدهای شاخه‌دار محدود کردند که تنها با دو شاخص قابل توصیف بودند: تعداد کل کربن و تقارن. محققان در ادامه ۳۲ لیپید موجود در این کتابخانه را برای بررسی تأثیر آن‌ها بر پایداری نانوذرات لیپیدی حاوی mRNA آزمایش کردند.
محققان در این مقاله نوشتند: «لیپیدهای یونیزه شونده با دم‌های شاخه‌دار در داروهای متشکل از RNA پیک مبتنی بر نانوذرات لیپیدی (mRNA-LNPs) مانند واکسن‌های کووید-۱۹ (COVID-19) استفاده شده‌اند. بااین‌حال، به دلیل در دسترسی تجاری محدود به مواد شاخه‌دار، تاکنون بررسی روشمندی از چگونگی تأثیر دم‌های شاخه‌دار بر کیفیت LNPها وجود نداشته است.»
«در اینجا، روی لیپیدهای دارای دم شاخه‌دار آلفا (α-Branched Tail Lipids) تمرکز شده است، زیرا می‌توان آن‌ها را از مواد شیمیایی ساده‌ای که به‌طور تجاری در دسترس هستند تولید کرد و طول هر زنجیره را می‌توان به شکل مستقل کنترل کرد. علاوه بر این، تقارن و تعداد کل کربن را می‌توان برای توصیف دم‌های شاخه‌دار آلفا استفاده کرد که طراحی کتابخانه لیپیدی سازمان‌یافته‌ای را برای روشن کردن روابط «ساختار-ویژگی-عملکرد» تسهیل می‌کند.»
پایدارترین انبارش و کاراترین تحویل mRNA به‌وسیله لیپید شاخه‌دار CL4F 8-6 به دست آمد. نویسندگان این مقاله نشان دادند که این لیپید خاص می‌تواند در نانوذرات لیپیدی طراحی‌شده برای ویرایش ژن استفاده شود و تنها با یک دوز نانوذرات لیپیدی به سرکوب ۷۷ درصدی ژن هدف در موش‌ها دست یابد.
این پژوهشگران می‌نویسند: «در نتیجه، یک کتابخانه لیپیدی شامل ۳۲ نوع مختلف از دم‌های شاخه‌دار آلفا ایجادشده است. این کتابخانه برای مشخص کردن این موضوع استفاده شد که زنجیره‌های شاخه‌دار ریزگران‌روی یا میکروویسکوزیته (Microviscosity) نانوذره لیپیدی و توانایی یونیزه شدن گروه سر را در محیطی اسیدی افزایش می‌دهند. این امر به‌نوبه خود پایداری و کارایی mRNA-LNPs را در بدن موجود زنده افزایش می‌دهد. از لیپیدهای شاخه‌دار، CL4F 8-6 LNPها که حامل Cas9 mRNA و sgRNA هستند می‌توانند با یک تک دوز ۲/۵ (دو و نیم) میلی‌گرمی به ازای هر کیلوگرم وزن بدن به ۵۴ درصد ویرایش ژنوم و ۷۷ درصد کاهش پروتئین دست یابند. انتظار می‌رود این داده‌های مبتنی بر سازوکار در مورد لیپیدهای شاخه‌دار، اطلاعاتی را در مورد طراحی منطقی لیپید و ژن‌درمانی کارآمد در آینده ارائه دهند.»
این مطالعه نشان داد که لیپیدهای شاخه‌دار دارای میزان زیادی از تقارن در خواص نانوذره لیپیدی بهینه برای تحویل درون‌سلولی کارآمد و فرمولاسیون‌های پایدار نقش دارند. کار آینده بر توسعه گسترده کتابخانه‌های لیپیدی متمرکز خواهد بود تا خواص لیپیدهای شاخه‌دار دیگر شناخته شود و ممکن است به طراحی لیپیدهای جدید بیانجامد.»
دکتر یوسوکه ساتو (Yusuke Sato)، استادیار و دکتر هیدیوشی هاراشیما (Hideyoshi Harashima)، استاد دانشکده علوم دارویی، دانشگاه هوکایدو و کازوکی هاشیبا (Kazuki Hashiba)، در نیتو دنکو (Nitto Denko)، رهبری این گروه پژوهشی را عهده دار بودند.
منبع: GenEngNews
Journal Reference:
Hashiba, Kazuki, Yusuke Sato, Masamitsu Taguchi, Sachiko Sakamoto, Ayaka Otsu, Yoshiki Maeda, Takuya Shishido, Masao Murakawa, Arimichi Okazaki, and Hideyoshi Harashima. “Branching Ionizable Lipids Can Enhance the Stability, Fusogenicity, and Functional Delivery of MRNA.” Small Science ۳, no. 1 (2023): 2200071. https://doi.org/10.1002/smsc.202200071.