Сердечно-сосудистые заболевания продолжают оставаться основной причиной смертности во всём мире. Однако прогресс в лечении сердечной недостаточности застопорился из-за сложностей с доставкой лекарств на клеточном уровне. Теперь команда исследователей под руководством Калифорнийского университета в Беркли, возможно, решила эту проблему, что может открыть путь к новым методам лечения, спасающим жизни.
В основе нового подхода — человеческая кардиомиофизиологическая система (MPS), также известная как «сердце на чипе»
«Сердце на чипе» представляет собой миниатюрную модель человеческого сердца с трёхмерными микромышцами. Такие устройства состоят из микрожидкостных каналов шириной менее человеческого волоса, выстланных живыми человеческими клетками. Контролируя поток жидкости и другие элементы, исследователи могут имитировать аспекты физиологии сердца.
Используя «сердце на чипе», исследователи из Калифорнийского университета в Беркли, Института Гладстоуна и Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили липидную наночастицу, которая может проникать в плотную сердечную мышцу и эффективно доставлять терапевтическую матричную РНК (мРНК) в клетки сердечной мышцы, или кардиомиоциты.
Их результаты опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering.
Липидные наночастицы
Липидные наночастицы — это крошечные сферические частицы из жиров, которые инкапсулируют терапевтические агенты. Они считаются наиболее клинически продвинутой невирусной транспортной системой для доставки мРНК в генной терапии и вакцинах, включая прививки Pfizer-BioNTech и Moderna от COVID-19.
Однако успешная доставка мРНК в кардиомиоциты зависит от так называемого эндосомального выхода, который долгое время считался сложной задачей в этой области. Эндосома действует как сортировочная станция клетки, и если терапевтический агент застрянет там, он начнёт разрушаться. Чтобы быть эффективным, липидная наночастица должна выйти из эндосомы и попасть в цитоплазму клетки, где она может распределить свою мРНК для максимального терапевтического эффекта.
Решение проблемы
Для решения этой проблемы исследователи синтезировали липидные наночастицы с новым кислоторастворимым полиethylene glycol покрытием, которое легко диффундирует через сердечную ткань и выходит из эндосомы. Используя «сердце на чипе», они протестировали различные варианты, чтобы определить наиболее эффективную версию для доставки генной терапии в кардиомиоциты. Затем они испытали эти же липидные наночастицы на сердцах мышей и зафиксировали аналогичные положительные результаты.
По словам Кевина Хили, со-главного исследователя, подход учёных с использованием «органа на чипе» также может позволить учёным более точно предсказывать результаты испытаний на живых организмах и ускорить прогресс в области мРНК-терапии сердечной недостаточности.
«Наша система позволяет быстрее и без использования животных идентифицировать эффективные липидные наночастицы для безопасной доставки этих терапий», — сказал Хили, профессор биоинженерии и материаловедения в Калифорнийском университете в Беркли. «Таким образом, используя модели «органа на чипе» для прогнозирования доставки и безопасности, нацеленной на сердце, мы потенциально можем ускорить программы по лечению сердечной недостаточности, кардиопротективным факторам и коррекции генов, сокращая время и затраты на внедрение».
Предоставлено:
[University of California — Berkeley](https://phys.org/partners/university-of-california—berkeley/)