Therapeutische nucleïnezuren - in het laboratorium gemaakte segmenten van DNA of RNA, ontworpen om te worden gebruikt om genen te blokkeren of te wijzigen, genexpressie controleren of andere cellulaire processen reguleren - zijn een veelbelovend maar nog steeds opkomend gebied van biomedische behandeling, met verschillende medicijnen die al in gebruik zijn en nog veel meer in proeven. Nucleïnezuurnanodeeltjes (NANP's) zijn programmeerbare samenstellingen die uitsluitend zijn gemaakt van nucleïnezuren met een aantal therapeutische nucleïnezuursequenties ingebed in hun structuur in een specifieke configuratie, ontworpen voor het gelijktijdig verpakken en afleveren van een aantal intercellulaire of extracellulaire behandelingen, meerdere veroorzaken, therapeutische acties menselijke cellen.

Misschien voorspelbaar voor een nieuwe klasse medicijnen, deze veelbelovende nieuwe vorm van behandeling is bij klinische tests vaak op problemen gestuit. Door terugkerende problemen zijn veel producten in ontwikkeling niet goedgekeurd voor gebruik, en hebben een ontmoedigend effect gehad op het voortzetten van onderzoek. De belangrijkste van deze problemen waren ongunstige immuunreacties als reactie op de afgifte van op NANP gebaseerde formuleringen.

In een paper in Natuurprotocollen , nanotechnologie-onderzoekers Marina Dobrovolskaia van het Frederick National Laboratory for Cancer Research, en Kirill Afonin van de Universiteit van North Carolina in Charlotte, beschrijf de ontwikkeling van een reproduceerbaar protocol dat nauwkeurig de kwalitatieve en kwantitatieve immuuneigenschappen van verschillende NANP's beoordeelt wanneer ze worden gebruikt om therapeutische nucleïnezuren af ​​te leveren.

"Tien tot twintig procent van alle medicijnen wordt tijdens klinische onderzoeken gestaakt vanwege immunotoxiciteit - nucleïnezuurtherapieën zijn geen uitzondering, " zei Afonin, wiens onderzoek, onder andere, richt zich op de ontwikkeling van NANP en het begrijpen van immuunreacties op NANP's. "Dit geldt vooral voor NANP's omdat therapeutisch gebruik van nucleïnezuren een relatief jong gebied is."

"Er zijn veel onbekende immuunkenmerken van NANP's die kunnen voorkomen dat ze deelnemen aan klinische onderzoeken. Dit remt onderzoek in het veld, omdat onderzoekers weten dat na miljarden dollars aan testkosten je nog steeds een medicijn kan laten mislukken vanwege een ongunstige immuunreactie in onderzoeken, ' merkte hij op. 'Dus, dit is de sleutel:hoe kunnen we de immuunstimulatie van een medicijn nauwkeurig voorspellen voordat we het in een patiënt stoppen?"

Het protocol dat in het document wordt voorgesteld, is een gedetailleerd stapsgewijs proces voor het beoordelen van ontstekingseigenschappen van een bepaald NANP-ontwerp bij toediening aan mensen, met behulp van menselijke mononucleaire cellen uit perifeer bloed ("witte bloedcellen") als testmodel. De in vitro-experimenten die in het papier werden uitgevoerd, gebruikten cellen die vers waren getrokken en geïsoleerd uit het bloed van meer dan 100 gezonde menselijke donoren, hoewel de paper opmerkt dat slechts drie donoren voldoende zouden kunnen zijn om rekening te houden met individuele genetische diversiteit in immuuncellen.

"Het streven naar een brede steekproef in onze studies, we gebruikten meer dan 100 donoren en het bloed werd afgenomen over verschillende periodes van het jaar, dus het was een zeer heterogene pool van bloedcellen, ’ merkte Afonin op.

"Dit protocol is reproduceerbaar en gebruikt het meest nauwkeurige model, " zei hij. "Het is meer voorspellend voor cytokinestormen dan diermodellen, dat wil zeggen, eerlijk gezegd, verbazingwekkend. Dit maakt het ook betaalbaar voor meer onderzoekers, omdat ze niet met dieren hoeven te werken."

Een betrouwbaar en nauwkeurig gestandaardiseerd protocol voor het beoordelen van de menselijke immuunrespons op verschillende deeltjesontwerpen kan van grote waarde zijn bij het ondersteunen van onderzoek naar NANP's, de paper stelt:"Om de vertaling van NANP's van bench naar kliniek verder te bevorderen, het veld heeft grote behoefte aan betrouwbare experimentele protocollen voor de beoordeling van zowel de veiligheid als de werkzaamheid van deze nieuwe nanomaterialen."

"Dit is belangrijk omdat er honderden onderzoekers aan NANP's werken en iedereen zijn eigen voorkeursformulering heeft, "Zei Afonin. "Het probleem is dat ze ook allemaal verschillende protocollen gebruiken. Als je hun publicaties leest, het is moeilijk te zeggen welke formulering beter is, omdat de omstandigheden waaronder ze ze hebben getest totaal verschillend zijn - er is geen harmonie."

Hoewel een toxische immunologische respons zou kunnen voorkomen dat een specifiek NANP-ontwerp deelneemt aan klinische onderzoeken, de paper merkt op dat in sommige therapieën, sommige van de specifieke immuunreacties veroorzaakt door sommige NANP's kunnen, in feite, nuttig en gewenst zijn.

Het protocol meet zowel de kwantitatieve aard van de immuunreactie van de cel - de omvang van de immuunreactie - als de kwalitatieve aard ervan - wat voor soort chemische reactie(s) de immuunreactie precies veroorzaakt.

"De 'kwaliteit' die hier wordt gemeten, is wat voor soort interferonen of cytokinen zullen worden geproduceerd in reactie op de specifieke NANP, " zei hij. "Zowel kwaliteit als kwantiteit zijn cruciale vragen. En soms is de immuunrespons niet slecht of ongewenst - door dit protocol te gebruiken, we kunnen de kwaliteit en kwantiteit van de immuunrespons van een specifiek NANP beoordelen, zodat het kan worden gebruikt - als een vaccinadjuvans, bijvoorbeeld."

Afonin is ervan overtuigd dat het protocol zeer nauwkeurige resultaten oplevert vanwege de uitgebreide experimenten die in het ontwerp zijn gestoken.

"De stappen van dit protocol zijn doordacht en gevalideerd voor meer dan 60 verschillende NANP-ontwerpen, gegenereerd door zowel mijn laboratorium als door andere mensen in het veld - een zeer representatieve steekproef, " benadrukte Afonin. "Ons doel is om het testen te harmoniseren en iets te maken dat een mijlpaal zal zijn voor toekomstig onderzoek."