Las terapias con ARNip son prometedoras en el tratamiento de enfermedades como el cáncer y las enfermedades genéticas, pero su eficacia depende de una administración adecuada. Un estudio reciente demostró que el método de mezclar ARNip con nanopartículas lipídicas (LNP) es la clave del éxito. Utilizando RMN y dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS), los investigadores revelaron que diferentes métodos de preparación afectan la estructura interna de las LNP y la distribución del ARNip, lo que afecta su potencial terapéutico. La optimización de estos métodos puede aumentar la eficiencia de los LNP cargados con ARNip.
Las pequeñas moléculas de ARN de interferencia (ARNip) tienen un inmenso potencial para tratar enfermedades silenciando genes específicos. Encapsulado en nanopartículas lipídicas (LNP), el ARNip se puede administrar de manera eficiente a las células diana. Sin embargo, la eficacia de estas terapias depende de la estructura interna de las LNP, que puede afectar significativamente su capacidad para administrar ARNip. Los enfoques tradicionales a menudo no logran proporcionar los conocimientos moleculares detallados necesarios para ajustar el diseño de LNP para lograr una eficacia terapéutica óptima.
Un estudio publicado en Diario de Liberación Controlada El 2 de agosto de 2024, dirigido por el profesor asistente Keisuke Ueda de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Chiba, introdujo un enfoque novedoso para desarrollar LNP cargados con ARNip. Empleando caracterización a nivel molecular basada en RMN, el estudio investiga cómo los diferentes métodos de mezcla de ARNip afectan la homogeneidad y el estado molecular del ARNip dentro de las LNP. El estudio fue coautor del Dr. Hidetaka Akita, de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Tohoku; el Dr. Kenjirou Higashi de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Chiba; y el Dr. Kunikazu Moribe de la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Chiba (último autor).
“La RMN nos permitió observar el interior de estas nanopartículas a nivel molecular, revelando los intrincados detalles de cómo se administra el ARNip dentro del núcleo de LNP. Este nivel de conocimiento es fundamental para comprender y optimizar las formulaciones de LNP”, afirmó el Dr. Ueda
El equipo comparó tres métodos de preparación de LNP cargados con ARNip para comprender sus efectos sobre la estructura molecular y la eficiencia del silenciamiento de genes. Los métodos incluyeron la premezcla, donde se combinaron ARNip y lípidos utilizando un mezclador de microfluidos; post-mezcla (A), donde el ARNip se mezcló con LNP en blanco en condiciones ácidas con etanol; y post-mezcla (B), donde el ARNip se mezcló con LNP desnudos en condiciones ácidas sin etanol.
Aunque los tres métodos produjeron LNP con un tamaño constante de aproximadamente 50 nm y mantuvieron una proporción constante de ARNip a contenido de lípidos, la distribución de ARNip dentro de los LNP varió significativamente. El método de premezcla, en el que el ARNip y los lípidos se mezclan simultáneamente, da como resultado una distribución más uniforme del ARNip dentro del LNP. Por el contrario, el enfoque posterior a la mezcla, en el que se agrega ARNip a LNP preformados, conduce a una distribución heterogénea con regiones de concentración alta y baja de ARNip.
“Esta heterogeneidad puede afectar significativamente el efecto silenciador del ARNip. Las LNP con una distribución más uniforme de ARNip tienen más probabilidades de entregar eficazmente su carga terapéutica a las células diana. Esto resalta la necesidad crítica de optimizar las condiciones de preparación para mejorar los resultados terapéuticos”, explicó el Dr. Ueda.
Los resultados indican que las LNP premezcladas exhiben efectos de silenciamiento genético superiores. En estos LNP, los lípidos ionizables estaban más estrechamente asociados con el ARNip, formando una estructura bicapa apilada que mejoraba el silenciamiento de genes. Por el contrario, las LNP postmezcladas exhiben una estructura más heterogénea, lo que posiblemente inhibe su capacidad para fusionarse con las membranas celulares y reduce su eficacia terapéutica.
“Esta investigación podría mejorar la vida de las personas al mejorar la terapia genética y los medicamentos basados en ARN. Al optimizar la forma en que se administra el ARNip mediante nanopartículas lipídicas (LNP), los tratamientos para enfermedades como el cáncer, los trastornos genéticos y las infecciones virales podrían volverse más efectivos”. Además, podría mejorar la eficacia y seguridad de las vacunas de ARN, como las utilizadas para el COVID-19, haciéndolas más estables y reduciendo en general los efectos secundarios; esta investigación tiene el potencial de conducir a tratamientos más eficaces y seguros para los pacientes”, añadió la Dra. Ueda.
De cara al futuro, estos avances pueden contribuir al desarrollo de una medicina más personalizada con tratamientos adaptados a cada paciente. Los sistemas mejorados de administración de medicamentos también pueden reducir los costos y aumentar el acceso a terapias innovadoras, beneficiando a poblaciones más amplias.