Биосовместимость, простота масштабирования, ёмкость, возможность доставки различных типов нуклеиновых кислот (мРНК, плазмид, различных видов регуляторных РНК, инструментов редактирования генома, олигонуклеотидов), таргетируемость — всё это преимущества технологии доставки нуклеиновых кислот с помощью липидных наночастиц. Большинство разработок в этой области пока ещё находятся на ранних этапах, поэтому опережающее развитие данного направления в России позволит избежать технологического отставания.

В конце 2023 года за рубежом был одобрен первый созданный с применением технологий невирусной доставки препарат, использующий системы редактирования генома для ex vivo генной терапии серповидно-клеточной анемии и бета-талассемии. Разрабатываемые в рамках проекта системы доставки позволят применить этот подход для лечения многих наследственных заболеваний (гемофилии, муковисцидоза, ретинопатии и других) без манипуляций с клетками пациента вне организма, то есть in vivo.

Продукты на основе генетически модифицированных Т-клеток человека — CAR-T — показали свою чрезвычайно высокую эффективность для лечения онкогематологических заболеваний (лейкозы, лимфомы, множественная миелома). Однако сложность ex vivo модификации Т-лимфоцитов обуславливает крайне высокую стоимость и низкую доступность этой технологии. В связи с этим перспективным подходом представляется создаваемая в рамках проекта технология получения CAR-T in vivo.

Разрабатываемые препараты мРНК, кодирующей различные иммуностимулирующие факторы в качестве адъювантов, могут также повысить эффективность иммунотерапии онкологических заболеваний, в т.ч. препаратов моноклональных антител (чекпойнт-ингибиторов) или онколитических вирусов.

В настоящее время данные технологии находятся на ранних этапах развития. Неизвестна безопасность и эффективность применения in vivo новых инструментов редактирования генома. Не отработаны технологии таргетной in vivo доставки нуклеиновых кислот в Т-лимфоциты, которые могут на порядки снизить стоимость CAR-T терапии. Неизвестно влияние in vivo генетической модификации на функциональные свойства иммунокомпетентных клеток. Недостаточно изучено синергетическое взаимодействие различных иммуностимулирующих подходов при in situ иммунотерапии злокачественных новообразований. Остаётся открытым вопрос об иммуногенности липидных наночастиц и её влиянии на эффективность их применения.

В рамках проекта ведётся работа над этими научно-исследовательскими и научно-технологическими задачами, разработка технологий, обеспечивающих эффективную доставку генов с длинными нуклеотидными последовательностями, в том числе систем редактирования генома.

Проект получил государственную поддержку в виде субсидии из бюджета федеральной территории «Сириус» в целях развития научной деятельности в рамках реализации мероприятия 2.1 «Поддержка программ научно-исследовательской деятельности» Научно-технологического университета «Сириус» государственной программы федеральной территории «Сириус» — «Научно-технологическое развитие федеральной территории «Сириус».

Актуальность проекта

Генная терапия — один из самых перспективных подходов к лечению тяжёлых наследственных, онкологических и других заболеваний. Однако применяемые в настоящее время технологии делают производство генотерапевтических препаратов крайне сложным и затратным, в результате чего такие лекарства могут стоит миллионы долларов.

Разработка технологий невирусной доставки, обеспечивающих эффективную доставку генов с длинными нуклеотидными последовательностями, в том числе систем редактирования генома, позволит расширить области применения генной терапии и кардинально её удешевить, сделав препараты генной терапии действительно доступными для российских пациентов.

Научная и практическая значимость проекта

В рамках проекта на основе задела НЦ ТМ в области мРНК вакцин будет создана технологическая платформа невирусной доставки нуклеиновых кислот в клетки пациента. С использованием разработанных технологий будут созданы прототипы не имеющих аналогов в мире препаратов для генной терапии гемофилии, наследственной слепоты, лейкозов, метастатических онкологических заболеваний.

Ожидаемые результаты

В настоящем проекте будет впервые разработана технология генетического редактирования, предполагающая доставку в гепатоциты генетических редакторов CRISPR-nCas-PE в формате мРНК, упакованной в липидные наночастицы (mRNA-LNP), способных к точному редактированию наиболее часто встречающихся мутаций в гене фактора свёртывания крови FIX у пациентов с гемофилией В.

Также будет впервые разработана технология генетического редактирования, предполагающая доставку в фоторецепторы генетических редакторов, способных к точному редактированию наиболее часто встречающихся в генах мутаций, которые приводят к ретинопатиям.
Для тестирования разрабатываемых генотерапевтических подходов будут разработаны релевантные in vitro и in vivo модели.

В рамках реализации проекта планируется оценка эффективности препаратов на основе hCD19-CAR-T и hBCMA-CAR-T с различными системами доставки, включая получение CAR-Т in vivo с использованием мРНК в составе липидных наночастиц (мРНК-ЛНЧ).

Будут изучены различные подходы к обеспечению селективной доставки мРНК в лимфоциты — как с помощью таргетирующих молекул, так и за счёт модификации состава липидных наночастиц. Будет исследовано влияние характеристик мРНК-препаратов (количество примеси двухцепочечной мРНК, использование аналогов нуклеотидов) на активацию Т-лимфоцитов, их реактивность и персистенцию in vivo. Ввиду того, что использование in vivo подхода к генерации CAR-T может требовать неоднократного введения генотерапевтического препарата для обеспечения необходимого времени циркуляции модифицированных Т-лимфоцитов, будет рассмотрен остающийся малоизученным вопрос о выраженности и клинической значимости иммунного ответа на пегилированные липиды.

Будет проведён сравнительный анализ эффективности невирусной и вирусной доставки иммуностимулирующих молекул для оптимальной иммунотерапии онкологических заболеваний. Планируется исследование терапевтического эффекта комбинированной доставки нескольких факторов, стимулирующих противоопухолевый иммунитет, в т.ч. таких как IL-12, GM-CSF, PD-1, IFNα и IFNβ.

Конечными результатами проекта являются прототипы генотерапевтических лекарственных препаратов для лечения онкологических и наследственных заболеваний.

Партнеры

Другие проекты