Riassunto analitico
Negli ultimi decenni, le terapie basate sull’impiego di acidi nucleici sono state ampiamente studiate per trattare quelle patologie su cui la medicina convenzionale non può essere applicata o si è dimostrata inefficace. In questo vasto contesto, l’RNA messaggero (mRNA) è stato applicato per la prevenzione di malattie infettive, riscuotendo un successo clinico che ha funto da propulsore per ampliarne la ricerca, grazie anche alla sua versatilità, come potenziale strumento sia terapeutico che di profilassi per le malattie tumorali.
Negli ultimi anni, una nuova tipologia di mRNA, chiamata ‘RNA auto-amplificante’ (saRNA), ha attirato l’attenzione per la sua capacità di indurre lo stesso effetto terapeutico rispetto a un mRNA convenzionale con l’impiego, tuttavia, di dosi notevolmente ridotte, grazie alla sua abilità di auto-amplificarsi nelle cellule bersaglio.
Nel presente lavoro di tesi sono stati sviluppati e successivamente ottimizzati sistemi nanoparticellari lipidici con lo scopo di incapsulare e veicolare efficientemente saRNA, portando così all’ottenimento di uno strumento terapeutico versatile adatto a una potenziale applicazione per il trattamento di diverse condizioni patologiche. In particolare, le nanoparticelle lipidiche contenenti saRNA potrebbero essere impiegate come terapia per malattie cancerose per cui gli approcci tradizionali di cura non forniscono una risoluzione definitiva, come ad esempio il cancro al colon.
Nanoparticelle lipidiche basate su lipidi cationici (DOTAP) o ionizzabili (DODMA) sono state sviluppate con successo, portando all’ottenimento di sistemi, rispettivamente, di circa 110 nm e 130 nm con oltre il 90% di efficienza di incapsulazione di saRNA. Infine, le nanoparticelle lipidiche basate su lipide ionizzabile hanno dimostrato essere superiori a quelle formulate con lipide cationico, sia in termini di capacità di trasfezione in vitro che di stabilità durante la conservazione, emergendo così come sistemi di veicolazione idonei per l’RNA auto-amplificante e aprendo la strada per le terapie basate su saRNA nel contesto delle malattie tumorali.
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Abstract
In recent decades, nucleic acids have been extensively researched as alternative treatments for diseases where conventional medicine was unsuccessful or inapplicable. Within this broad landscape, mRNA found application in preventing infectious diseases, and its clinical success, coupled with its versatility, has led to its investigation as a potential therapeutic and prophylactic tool for cancer.
In recent years, a novel type of mRNA, self-amplifying RNA (saRNA), has garnered interest for its potential to achieve the same effect as conventional mRNA with significantly lower doses, thanks to its ability to self-replicate in target cells.
In the present study, lipid nanoparticles (LNPs) have been developed and optimized to efficiently encapsulate and deliver saRNA, leading to the creation of a versatile and powerful platform with potential application for a range of conditions, particularly cancerous diseases such as colon cancer, for which traditional approaches do not provide a solution.
Lipid nanoparticle formulations based on cationic (DOTAP) or ionizable (DODMA) lipids have successfully been developed, with sizes of approximately 110 nm and 130 nm respectively, and encapsulation efficiency above 90%. Finally, ionizable LNPs proved their superiority over cationic LNPs for their enhanced in vitro transfection efficiency and stability over storage, highlighting their suitability as delivery systems for saRNA and paving the way for saRNA-based therapeutics in the realm of cancer diseases.
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