Hybrydowe nanonośniki polimerowe w inhalacyjnych szczepionkach mRNA

Nowatorskie hybrydowe nanonośniki polimerowe umożliwiają skuteczne dostarczanie szczepionek do płuc oraz ukierunkowaną aktywację komórek układu odpornościowego.

Zespół badawczy z LMU, kierowany przez profesor Olivię M. Merkel, Chair of Drug Delivery na LMU, opracował nowy system dostarczania inhalacyjnych szczepionek mRNA. W badaniu opublikowanym na łamach czasopisma Cell Biomaterials przedstawiono innowacyjne połączenie poli(kwasu mlekowo-glikolowego) (PLGA) oraz poli(β-aminoestrów) (PBAE), zaprojektowane w celu pokonania kluczowych barier biologicznych obecnych w płucach.

„Skuteczna szczepionka śluzówkowa podawana drogą inhalacyjną wymaga systemów nośnikowych zdolnych do penetracji śluzu dróg oddechowych, przy jednoczesnej ochronie delikatnych cząsteczek RNA” – wyjaśnia Merkel. Po przełamaniu bariery płucnej nanonośniki muszą dodatkowo wydostać się z drobnych pęcherzyków transportowych (endosomów) i efektywnie wprowadzić (transfekować) mRNA do komórek układu odpornościowego, które następnie prezentują odpowiednie antygeny na swojej powierzchni.

Stabilny i wydajny system transportowy

Zespół z LMU zaprojektował system, który realizuje te cele dzięki mechanizmowi skoordynowanemu czasowo i przestrzennie. Badacze wykazali, że hybrydowe nanocząstki skutecznie transfekują docelowe komórki układu immunologicznego, co stanowi kluczowy warunek uzyskania silnej odpowiedzi odpornościowej, oraz wspierają zarówno prezentację antygenów, jak i dojrzewanie komórek odpornościowych. Co istotne, cząstki te skutecznie przekraczały barierę śluzową i umożliwiały ekspresję mRNA w ex vivo ludzkich precyzyjnie ciętych skrawkach płuc – modelu o wysokiej wartości translacyjnej dla badań nad ludzkim płucem.

„Jedną z głównych zalet nowego systemu jest jego odporność na proces aerozolizacji” – podkreśla Merkel. Po nebulizacji z wykorzystaniem technologii vibrating-mesh nanonośniki PLGA/PBAE zachowywały wyższą efektywność transfekcji niż klinicznie stosowane nanocząstki lipidowe, co potwierdza ich przydatność w inhalacyjnych zastosowaniach szczepionkowych. „Nasze wyniki pokazują, że projektowanie polimerów oparte na analizie danych może jednocześnie rozwiązywać wiele barier dostarczania. Ta hybrydowa platforma stanowi obiecującą alternatywę dla nanocząstek lipidowych w kolejnej generacji płucnych szczepionek mRNA”.

Badanie zostało wsparte przez Bavarian Research Foundation oraz European Research Council (ERC). Zdaniem autorów stanowi ono istotny wkład w rozwój bezpiecznych, skutecznych i przyjaznych pacjentowi szczepionek śluzówkowych.

Źródło: Cell Biomaterials, A hybrid polymeric system for pulmonary mRNA delivery: Advancing mucosal vaccine development
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.celbio.2025.100311