"Het klinkt als een triviaal probleem, maar het is eigenlijk een enorm probleem", zegt Murphy, hoogleraar biomedische technologie en orthopedie en revalidatie. "Als je deze naar Afrika ten zuiden van de Sahara probeert te krijgen, zul je voor aanzienlijke uitdagingen komen te staan."

Studieleider Joshua Choe, een MD-Ph.D. student in het laboratorium van Murphy heeft 40 minerale samenstellingen gescreend met als doel er een te vinden die, in combinatie met mRNA-complexen, hun stabiliteit optimaliseert in eenvoudiger formuleringen dan die welke voor de huidige vaccins worden gebruikt.

Uiteindelijk identificeerde hij een samenstelling met een geschikte hoeveelheid citraat en fluoride die de kracht van gevriesdroogd mRNA behield. Hij past de aanpak nu toe op soortgelijke formuleringen als die worden gebruikt in COVID-vaccins, met veelbelovende vroege resultaten. De groep heeft via de Wisconsin Alumni Research Foundation een voorlopig patent ingediend op basis van het werk.

"Tot zes maanden houd je die activiteit vast, terwijl je, zonder ons mineraal te gebruiken om die mRNA-therapieën op te slaan, na twee weken behoorlijk wat van de activiteit verliest, en dan daalt het tot bijna niets", zegt Choe. die na zijn afstuderen hoopt aan de slag te gaan als orthopedisch chirurg en onderzoeker.

De aanpak is geïnspireerd op het gedocumenteerde vermogen van oude fossielen om DNA en eiwitten te behouden. Wetenschappers hebben met succes DNA geëxtraheerd om het genoom van ‘Denny’ te analyseren, een naar schatting 90.000 jaar oude voorouder van de mens wiens stoffelijke resten in 2012 in een Russische grot werden gevonden. Bij een andere vondst in Tanzania vonden onderzoekers intacte eiwitten in struisvogeleierschalen die dateren uit 3,8 miljoen jaar geleden.

Murphy's laboratorium gebruikt al zo'n vijftien jaar mineralen om biologische moleculen te stabiliseren voor verschillende biomedische toepassingen, en Choe zag een kans om de tactiek toe te passen op mRNA-therapieën terwijl hij in het laboratorium werkte tijdens de geïsoleerde winterdagen van 2020.

Naast het verder aantonen van de effectiviteit van hun aanpak met mRNA-vaccins, streven Murphy en zijn groep naar het gebruik ervan voor weefselregeneratie, met name voor de behandeling van ruggenmergletsels, wondgenezing en het teruggroeien van kraakbeen, spieren en botten.

"We willen dit kunnen bereiken op een manier die van de plank komt, zodat je letterlijk een behandeling van de plank kunt halen, deze op een patiënt kunt toepassen en de weefselregeneratie kunt stimuleren", zegt Murphy.

William Murphy is de Harvey D. Spangler Professor en H.I. Romnes Faculteit Fellow. Hij is ook de oprichter en directeur van het Forward BIO Institute aan UW-Madison. Andere auteurs op het papier zijn onder meer Murphy-laboratoriumleden Hannah Brinkman, een DVM/Ph.D. student, en Jae Sung Lee, een stafwetenschapper.

Meer informatie: Joshua A. Choe et al., Geoptimaliseerde biomimetische mineralen behouden de activiteit van mRNA-complexen na langdurige opslag, Acta Biomaterialia (2023). DOI:10.1016/j.actbio.2023.11.044

Journaalinformatie: Acta Biomaterialia

Aangeboden door Universiteit van Wisconsin-Madison