Ingenieurs van het Amerikaanse MIT hebben een manier gevonden om mRNA te verpakken in minuscule druppeltjes, die een verstuiver tot in de longen brengt. Daar zet deze ‘boodschapper’ cellen aan om eiwitten te produceren die een ziekte te lijf gaan.

mRNA is in het lichaam het type molecuul dat ervoor zorgt dat bepaalde eiwitten worden aangemaakt; de ‘m’ staat voor ‘messenger’, boodschapper. Eiwitten hebben allerlei centrale functies in cellen, zoals het vervoeren van andere eiwitten of het regelen dat chemische reacties goed verlopen.

Het is al wat langer bekend dat je mRNA – dat wel iets weg heeft van DNA, maar veel korter is én enkelstrengs – ook kunt gebruiken om ziektes te behandelen. Een ziekte is immers vaak niets anders dan een probleem met eiwitten: er worden te veel of te weinig eiwitten aangemaakt, of de verkeerde. Je zou dit verstoorde proces graag bijsturen in de richting van het natuurlijke proces. Eén manier om dat te doen, is met mRNA’s die de aanmaak van eiwitten regelen.

Maar dan moet je die mRNA’s wel op de juiste plek in het lichaam zien te krijgen. Voor longziektes, zoals taaislijmziekte en longkanker, hebben onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology, bij Boston, nu een oplossing bedacht. Ze presenteerden hem afgelopen vrijdag in het wetenschappelijk tijdschrift Advanced Materials. De bio-ingenieurs stoppen het mRNA in kleine druppeltjes, aerosolen.
 

Stabiel houden

Om het mRNA lang genoeg stabiel te houden, blijkt het nodig om de stof te mengen met een polymeer. De stof polyethylenimine, die in eerdere studies was gebruikt, blijkt minder geschikt, omdat hij niet gemakkelijk afbreekt in het lichaam. Dit kan leiden tot ongewenste bijwerkingen van de toekomstige therapie.

In plaats daarvan nemen de MIT-onderzoekers een bioafbreekbare stof, die ze mengen met voldoende mRNA. Van dit mengsel maken ze bolletjes van ongeveer 150 nm groot. Het mRNA is zo ontworpen dat het cellen aanzet tot het produceren van luciferase, een lichtgevend eiwit. Dit is puur voor onderzoeksdoeleinden, het dient geen medisch doel.
 

Licht geven

De MIT-ers stoppen de nanobolletjes in kleine vloeistofdruppels, die ze vervolgens met behulp van een verstuiver toedienen aan muizen. Na 24 uur blijken cellen in de longen van de muizen licht te geven. Deze activiteit neemt weer langzaam af over de tijd, doordat het lichaam van de muis het mRNA afbreekt.

Maar de onderzoekers kunnen het niveau van het lichtgevende eiwit wel op peil houden door steeds opnieuw een dosis mRNA toe te dienen. Met het oog op toepassing bij mensen in de toekomst is dit een belangrijk gegeven.

Verder blijkt dat de mRNA-deeltjes overal in de muizenlongetjes terechtkomen; het spul raakt goed verdeeld. In de longen zijn het vooral de epitheelcellen – zeg maar de voering van het orgaan  – die de stof opnemen. Dit zijn de cellen die bijvoorbeeld aangedaan zijn bij taaislijmziekte.
 

Vriesdrogen

Het toedienen van de mRNA’s lukt dus goed met een verstuiver. In hun artikel in Advanced Materials laten de MIT-onderzoekers daarnaast zien dat je de nanobolletjes waar de mRNA’s in zitten, kunt verwerken tot een fijn poeder, met behulp van vriesdrogen. Dat poeder leent zich waarschijnlijk voor toediening via een inhalator, bekend bij astmapatiënten.

'We denken dat deze techniek om mRNA af te leveren in de longen ons zou kunnen helpen bij het behandelen van een grote groep longziektes', zegt Daniel Anderson, universitair hoofddocent aan de faculteit Chemical Engineering van het MIT in een persbericht van die universiteit.

Het zal nog wel jaren duren voordat deze nieuwe techniek breed voor patiënten beschikbaar is. De eerste stap in die richting wordt nu al wel gezet: het Amerikaanse bedrijf TranslateBio is begonnen met de eerste klinische proeven met patiënten die taaislijmziekte hebben.


Openingsbeeld: epitheelcellen in de longen van een muis hebben de mRNA-deeltjes opgenomen (geel) en stralen als gevolg daarvan groen licht uit. Foto Asha Patel / MIT