A szerkezet és a hatékonyság kapcsolata
Lényeges szempont, hogy az LNP-k belső szerkezete és alakja szorosan összefügg azzal, mennyire hatékonyan képesek eljuttatni a terápiás hatóanyagokat a célzott területre. Akárcsak a különféle teherautók – kisteherautó, furgon, kamion – más-más szállítási feladatokra alkalmasak, ugyanígy az LNP-k szerkezeti variációit is jobban hozzá lehet igazítani egy-egy terápiához vagy szövethez. Az elmúlt években kiderült, hogy nem minden LNP működik ugyanúgy minden terápiás helyzetben – van, amelyik hatékonyabban juttatja célba a gyógyszert, míg mások jobban csökkentik a gyulladást. Mindezek ellenére eddig leginkább próbálgatással, „fekete dobozként” kezelték ezeket a részecskéket, most azonban a kutatók jelentős lépést tettek annak megértésében, hogy mely összetevők és elkészítési módok idéznek elő adott biológiai hatást.
Egyedülálló vizualizációs technikák
Az igazi áttörést az jelentette, hogy a kutatócsoport nem egyetlen mérési vagy vizualizációs módszert alkalmazott, hanem különféle eljárások kombinációját használta a részecskék szerkezetének torzítása nélkül. A kutatók négy, arany standardnak számító LNP-formulát vizsgáltak – köztük a COVID–19 vakcinákban és az Onpattro (Patisiran) nevű, ritka genetikai betegségek kezelésére engedélyezett gyógyszerben alkalmazott típust. Ultracentrifugával sűrűség szerint választották szét és vizsgálták a részecskéket, egy másik módszerrel (FFF-MALS) óvatosan méret szerint választották el őket, miközben a nukleinsavak eloszlását is feltérképezték. A legmélyebb betekintést azonban a részecskéken átvilágított szinkrotronsugárzás (SEC-SAXS) adta, amely feltárta a bonyolult belső szerkezeteket. Mindezek alapján világossá vált: az LNP-k nem homogén „üveggolyók”, hanem inkább zselésbabokra emlékeztető, szabálytalan, változatos formák.
Együttműködés új szintje
A kutatás sikeréhez alapvetően hozzájárult, hogy akadémiai, ipari és nemzeti laboratóriumi partnerek fogtak össze. A Waters Corporation és a Brookhaveni laboratórium ultramodern eszközeivel sikerült úgy jellemezniük a részecskéket, hogy azok szerkezete és hatóanyagtartalma is vizsgálható maradt. Az együttműködésnek köszönhetően a kutatók minden oldalról – más-más technikával – elemezhették a nanorészecskéket, így valósághű képet kaphattak a tényleges szerkezeti változatosságról.
Formulák hatása sejtekben és állatmodelleken
A szerkezeti vizsgálatok után a különféle LNP-formulák hatását emberi T-sejteken, rákos sejteken, illetve állatmodelleken is tesztelték. A kutatók kimutatták, hogy bizonyos szerkezeti sajátosságok mellett jobb szállítási hatékonyság társult, több hatóanyag jutott a célba vagy éppen a kívánt sejtekbe. Az optimális forma azonban mindig a céltól függött: volt, amelyik immunsejtekben bizonyult hatásosabbnak, míg más változat állatmodellekben hozott jobb eredményt. Összefoglalva, nincs egyetlen „legjobb” LNP-forma – minden részlet, úgymint méret, alak, szerkezet és előállítási mód a terápiás cél függvényében nyeri el jelentőségét.
Készítési mód: labor vs. mikrofluidika
A kutatók azt is felfedezték, hogy az előállítási módszer – akár mikrofluidikai eszközökkel, akár kézi pipettázással történik – erősen befolyásolja a részecskék szerkezetét, egységességét és hatékonyságát. A mikrofluidikai módszer általában egyenletesebb eredményt adott, ám bizonyos esetekben a hagyományos pipettázással készült LNP-k teljesítettek jobban. Fontos tehát, hogy a gyártási módon is múlik a terápiás siker.
Mesterséges intelligencia és a jövő nanogyógyszerei
A részletes szerkezeti és funkcionális adatoknak köszönhetően a jövőben akár mesterséges intelligencia segítségével is tervezhetők lesznek személyre szabott nanorészecskék. Bár a most alkalmazott szinkrotronsugárzásos eszközök nehezen elérhetők, számos lépés hétköznapi laborfelszereléssel is megismételhető. Ez irányt mutat a tudományos közösség számára: a nanorészecskék a gyógyszerek precizitásával tervezhetők lesznek – és ez talán új korszakot nyithat a gyógyszerkutatásban.
