22 Jan 2019 Gakken Editorial

Molekul mRNA Kini Bisa Dihirup

Messenger RNA, yang dapat menginduksi sel untuk menghasilkan protein terapeutik, sangat menjanjikan untuk mengobati berbagai penyakit. Hambatan terbesar, sejauh ini, adalah menemukan cara yang aman dan efisien untuk mengirimkan molekul mRNA ke sel target.

Dalam kemajuan yang dapat mengarah pada pengobatan baru untuk penyakit paru-paru, para peneliti MIT kini telah merancang bentuk mRNA yang dapat dihirup. Aerosol ini dapat diberikan secara langsung ke paru-paru untuk membantu mengobati penyakit seperti cystic fibrosis.

"Kami pikir kemampuan untuk memberikan mRNA melalui inhalasi dapat memungkinkan kami untuk mengobati berbagai penyakit paru-paru," kata Daniel Anderson, profesor di Departemen Teknik Kimia MIT, anggota Institut Koch MIT untuk Riset Kanker Integratif dan Institute for Medical Engineering and Science (IMES).

Para peneliti menunjukkan bahwa mereka dapat menginduksi sel-sel paru-paru pada tikus untuk menghasilkan protein target (protein bioluminescent). Jika tingkat keberhasilan yang sama dapat dicapai dengan protein terapi, itu bisa cukup tinggi untuk mengobati banyak penyakit paru-paru.

Messenger RNA mengkodekan instruksi genetik yang merangsang sel untuk menghasilkan protein spesifik. Banyak peneliti telah bekerja mengembangkan mRNA untuk mengobati kelainan genetik atau kanker dengan mengubah sel-sel pasien sendiri menjadi pabrik obat.

Karena dapat dengan mudah dipecah dalam tubuh, mRNA perlu diangkut dalam beberapa jenis pembawa pelindung. Laboratorium Anderson sebelumnya telah merancang bahan-bahan yang dapat memberikan mRNA dan jenis lain dari terapi RNA yang disebut gangguan RNA (RNAi) ke hati dan organ-organ lain, dan beberapa di antaranya sedang dikembangkan lebih lanjut untuk kemungkinan pengujian pada pasien.

Dalam studi ini, para peneliti ingin membuat bentuk mRNA yang dapat dihirup. Itu akan memungkinkan molekul untuk dikirim langsung ke paru-paru. Banyak obat yang ada untuk asma dan penyakit paru-paru lainnya diformulasikan secara khusus sehingga dapat dihirup melalui inhaler yang menyemprotkan bubuk obat, atau nebulizer yang melepaskan aerosol yang mengandung obat.

Tim MIT mulai mengembangkan bahan yang bisa menstabilkan RNA selama proses pengiriman aerosol. Beberapa penelitian sebelumnya telah mengeksplorasi bahan yang disebut polyethylenimine (PEI) untuk memberikan DNA yang dapat dihirup ke paru-paru. Namun, PEI tidak mudah rusak, sehingga dengan dosis berulang yang mungkin diperlukan untuk terapi mRNA, polimer dapat menumpuk dan menyebabkan efek samping.

Untuk menghindari efek samping potensial tersebut, para peneliti beralih ke jenis polimer bermuatan positif yang disebut hyperbranched poly (beta amino ester) yang dapat terurai secara hayati.

Partikel-partikel yang dibuat tim terdiri dari bola, berdiameter sekitar 150 nanometer, dengan campuran kusut dari molekul polimer, dan mRNA yang menyandikan luciferase serta protein bioluminescent. Para peneliti menangguhkan partikel-partikel ini dalam tetesan dan mengirimkannya ke tikus sebagai kabut yang dapat dihirup menggunakan nebulizer.

"Pernapasan digunakan sebagai rute pengiriman yang sederhana namun efektif ke paru-paru. Begitu tetesan aerosol dihirup, nanopartikel yang terkandung di dalam setiap tetesan memasuki sel dan memerintahkannya untuk membuat protein tertentu dari mRNA," kata Patel.

Para peneliti menemukan bahwa 24 jam setelah tikus menghirup mRNA, sel-sel paru-paru menghasilkan protein bioluminescent. Jumlah protein berangsur-angsur turun seiring waktu ketika mRNA dibersihkan. Para peneliti mampu mempertahankan tingkat protein yang stabil dengan memberikan tikus dosis berulang yang mungkin diperlukan jika disesuaikan untuk mengobati penyakit paru-paru kronis.

Analisis lebih lanjut dari paru-paru mengungkapkan bahwa mRNA didistribusikan secara merata di seluruh lima lobus paru-paru dan diambil terutama oleh sel-sel paru epitel, yang melapisi permukaan paru-paru. Sel-sel ini terlibat dalam fibrosis kistik, serta penyakit paru-paru lainnya seperti sindrom gangguan pernapasan yang disebabkan oleh kekurangan protein surfaktan. Di lab barunya di Imperial College London, Patel berencana untuk menyelidiki lebih lanjut terapi berbasis mRNA.

Dalam studi ini, para peneliti juga menunjukkan bahwa nanopartikel dapat dibeku-keringkan menjadi bubuk, menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk mengirimkannya melalui inhaler bukan nebulizer yang dapat membuat obat lebih nyaman bagi pasien.

Sumber--DOI: 10.1002/adma.201805116

Berita Penyakit Degeneratif Riset dan Terobosan


22 Jan 2019 Gakken Editorial