Riassunto analitico
Il piccolo RNA interferente (siRNA) mostra un notevole potenziale per trattare malattie complesse, ma richiede sistemi di rilascio specializzati per migliorarne la stabilità, proteggerlo dalla degradazione e facilitarne l'assorbimento cellulare. Le nanomedicine, come nanomedicinali lipidici e polimerici, sono soluzioni innovative per ottimizzare l'efficacia del siRNA, ma presentano ancora limitazioni che ne ostacolano l'applicazione clinica. Nel tentativo di superare tali limitazioni, sono emerse le nanomedicine ibride polimero-lipide (HNMed), che cercano di combinare i vantaggi dei nanovettori polimerici e lipidici, mitigando gli svantaggi di ciascun sistema. Queste nanopiattaforme ibride sono progettate per fornire diverse sostanze terapeutiche, tra cui peptidi, anticorpi monoclonali e piccole molecole. Presso il gruppo Te.Far.T.I., dove è stata condotta la mia tesi di ricerca, si sta esplorando attivamente l'utilizzo di sistemi HNMed formulati con materiali biocompatibili e biodegradabili per la distribuzione di siRNA. In questo studio, sono state sviluppate due formulazioni HNMed innovative, denominate DOTAP HNMed e DC-Chol HNMed. Queste formulazioni combinano un lipide cationico con un polimero, mirando a migliorare la complessazione del siRNA sulla superficie dell'HNMed e a facilitare l'internalizzazione cellulare.Utilizzando il poli(acido lattico-co-glicolico) (PLGA) come componente polimerico, approvato dalla FDA, e combinandolo con lipidi cationici come DOTAP o DC-Chol, sono state ottenute nanoparticelle stabili con dimensioni di circa 200 nm e cariche positivamente. Successivamente, è stato complessato un modello di siRNA sulla superficie di queste nanoparticelle per generare complessi DOTAP-HNMed/siRNA e DC-Chol HNMed/siRNA. L'ottimizzazione del rapporto molare tra lipidi e siRNA ha rivelato un rapporto N/P ottimale di 10, garantendo una complessazione superiore al 85% per entrambe le formulazioni. Questi complessi siRNA/HNMed hanno dimostrato di proteggere il siRNA dalla degradazione della RNAsi fino a sei volte più efficacemente rispetto ai siRNA non complessati. Il prossimo passo prevede la valutazione di queste formulazioni per potenziali applicazioni nella terapia del glioblastoma, un tumore cerebrale diffuso e maligno. Questa valutazione comprenderà test sull'assorbimento cellulare, l'efficienza di trasfezione del siRNA e l'impatto sulla vitalità cellulare in vitro, utilizzando linee cellulari di glioblastoma umano. Inoltre, sarà condotta una valutazione preliminare della citocompatibilità in vitro dei complessi siRNA/HNMed con cellule sane.
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Abstract
Small interfering RNA (siRNA) shows considerable potential to treat complex diseases, but requires specialized delivery systems to improve its stability, protect it from degradation, and facilitate cellular uptake. Nanomedicines, such as lipid and polymeric nanomedicines, are innovative solutions to optimize the efficacy of siRNA, but they still have limitations that hinder their clinical application. In an attempt to overcome such limitations, hybrid polymer-lipid nanomedicines (HNMeds) have emerged, which seek to combine the advantages of polymer and lipid nanocarriers while mitigating the disadvantages of each system. These hybrid nanoplatforms are designed to deliver diverse therapeutics, including peptides, monoclonal antibodies, and small molecules. At the Te.Far.T.I. group, where my research thesis was conducted, the use of HNMed systems formulated with biocompatible and biodegradable materials for siRNA delivery is being actively explored. In this study, two innovative HNMed formulations were developed, named DOTAP HNMed and DC-Chol HNMed. These formulations combine a cationic lipid with a polymer, aiming to improve siRNA complexation on the surface of HNMed and facilitate cellular internalization. Using poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) as the polymer component, FDA approved , and combining it with cationic lipids such as DOTAP or DC-Chol, stable nanoparticles with dimensions of approximately 200 nm and positively charged were obtained. Subsequently, a siRNA template was complexed on the surface of these nanoparticles to generate DOTAP-HNMed/siRNA and DC-Chol HNMed/siRNA complexes. Optimization of the molar ratio between lipids and siRNA revealed an optimal N/P ratio of 10, ensuring complexation greater than 85% for both formulations. These siRNA/HNMed complexes have been shown to protect siRNA from RNase degradation up to six times more effectively than non-complexed siRNAs. The next step involves evaluating these formulations for potential applications in the therapy of glioblastoma, a widespread and malignant brain tumor. This evaluation will include testing of cellular uptake, siRNA transfection efficiency and impact on cell viability in vitro, using human glioblastoma cell lines. Furthermore, a preliminary evaluation of the in vitro cytocompatibility of the siRNA/HNMed complexes with healthy cells will be conducted.
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