ИСТИНА

Изучение механизма формирования липидных наночастиц для доставки РНК, а также влияния структурных особенностей липидов на процесс формирования ЛНЧ.

Recently, RNA therapy, which includes the use of siRNA, microRNA, and mRNA as medicinal agents, has become widespread in medical technologies. Since RNA molecules are very easily destroyed, nanocontainers are used to deliver them for use in therapy. Lipid nanoparticles (LNPs) are the most well-known and widely used containers for RNA encapsulation and delivery. The following RNA LNPs are currently approved for use: for the treatment of amyloid neuropathy (Patisiran) and for COVID-19 vaccines (BNT 162b2 and mRNA-1273). Traditionally, LNPs are composed of four components: an ionizable cationic lipid, a polyethylene glycol (PEG)-conjugated lipid, a phospholipid, and cholesterol. Mixing these components results in the formation of a stable nanoparticle dispersion and promotes efficient RNA encapsidation. The main component responsible for both the encapsulation of RNA molecules into particles and their release within the cell is an ionizable cationic lipid. Cationic lipids used in currently approved RNAcontaining LNPs are protected by international patents, which completely excludes the possibility of developing dosage forms based on them. Thus, the main direction for increasing efficiency is the search and synthesis of new classes of ionizable lipids. The main task of the lipid conjugated with PEG is to increase the aggregative stability of the particle dispersion. However, there are known cases of cumulative toxic immune response when using PEGylated (PEG-coated) nanocontainers. Thus, the search for hydrophilic polymers that have suitable properties and do not have toxic effects to replace PEG is also an important problem in the development of colloidal containers. Recent work has shown that the phospholipid used in the formation of LNPs can influence the specific accumulation of particles in certain organs (liver, lungs, spleen), the so-called “Selective ORgan Targeting”. However, there is no systematic study of the mechanism of LNP formation in the literature. This project aims to study the mechanism of formation of lipid nanoparticles, as well as to determine the influence of the nature and structure of ionizable and helper lipids on LNP formation. Understanding the patterns and mechanism of LNP formation is an important and actual task in thefield of development of lipid nanocontainers for RNA delivery.

В результате выполнения данного проекта: 1) Будет синтезирован и охарактеризован ряд аналогов коммерческих ионизируемых и хэлперных липидов. 2) Будут получены, охарактеризованы и выделены комплексы ионизируемых катионных липидов с нуклеиновой кислотой. 3) Будут выявленные структурные особенности ионизируемых катионных липидов, влияющие на их взаимодействие с нуклеиновой кислотой. 4) Будет охарактеризовано влияние структурных особенностей липидов на формирование липидных наночастиц для доставки РНК.

Коллектив имеет опыт выполнения научно-исследовательских проектов, связанных с синтезом липидоподобных веществ для модификации липосомальных контейнеров для придания им чувствительности к определенным химическим стимулам. В ходе выполнения ранее поддержанных РФФИ и РНФ проектов участниками научного коллектива разработан способ определения рКа нерастворимых в воде ионизируемых липидов и предложена модель кинетики высвобождения инкапсулированного в липидный контейнер вещества, описанные в работе [J Colloid Interface Sci 2023;640:558-567]. Также члены коллектива имеют опыт синтеза амфифильных сополимеров используемых для формирования коллоидных контейнеров для доставки биологически-активных веществ [Macromol Chem Phys 2028;219(7): 1700508, (Pharmaceutics 2020;12(2):106]. В ходе выполнения дипломной работы «Особенности самосборки липидных наночастиц с помощью микрофлюидного картриджа» был предложен способ тестирования составов липидов для формирования ЛНЧ для доставки РНК без непосредственного вовлечения в процесс формирования частиц молекул нуклеиновых кислот. Было показано, что смешение раствора РНК с суспензией предварительно сформированных «пустых» (не содержащих РНК) частиц приводит к загрузке РНК. При этом полученные таким способом ЛНЧ с РНК идентичны частицам, полученным классическим методом (смешение раствора РНК с раствором липидов). Таким образом, поиск оптимального соотношения липидного состава для синтезированных в ходе выполнения данного проекта липидов (катионных ионизируемых липидов и липидов, модифицированных гидрофильным полимером) будет произведен без использования молекул РНК, что существенно упростит этот процесс. Таким образом, большинство запланированных экспериментов имеет существенный задел в предыдущих исследованиях членов научного коллектива. Это позволяет утверждать, что в ходе выполнения работы все поставленные в ней задачи будут выполнены.