mRNA terapötiklerinin ve aşılarının üretimini dönüştürmek için tasarlanmış bir mikroçip

Küresel COVID-19 salgınının arkasından mRNA aşılarının geliştirilmesi ve süratli bir halde yaygınlaştırılması, lipit nanopartiküllerinin (LNP’ler) farmasötik bağlamda eleştiri rolünü altını çizdi. Kırılgan RNA bazlı tedaviler ve aşılar için temel dağıtım araçları olarak kullanılan LNP’ler, RNA’yı bozulmaya karşı korur ve vücut içinde etkili dağıtım sağlar.

Eleştiri önemlerine karşın, bu LNP’lerin büyük ölçekli üretimi pandemi esnasında oldukca sayıda darboğazla karşılaştı ve bu durum, küresel öğrenci ayak uydurabilecek ölçeklenebilir üretim tekniklerine olan ihtiyacın altını çizdi.

Şimdi, dergide gösterilen bir makalede Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler KitabıPensilvanya Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, RNA terapötikleri ve aşılar için LNP’lerin üretim ortamını dönüştürmek suretiyle tasarlanmış, tekrardan kullanılabilir silikon ve cam bazlı bir platform olan Silikon Ölçeklenebilir Lipid Nanopartikül Üretimi platformunun (SCALAR), iyi mi ölçeklenebilir ve verimli bir çözüm sunduğunu konu alıyor. COVID-19 krizi esnasında ortaya çıkan zorluklar.

Biyomühendislik alanında doçent olan ortak yazar Michael Mitchell, “RNA lipit nanoparçacık aşıları ve tedavileri alanında ufak ölçekli bulgu ile büyük ölçekli üretim arasındaki boşluğu kapatan bir teknoloji platformu parçası yaratmaktan coşku duyuyoruz” diyor. Penn’deki Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu. “Bunu yaparak, gelecek vaat eden yeni RNA ilaçlarının ve aşılarının üretim artışını yavaşlatan hantal, vakit alıcı ve maliyetli engelleri etkili bir halde aştık.”

RNA bazlı tedavilerin karmaşıklığı, RNA’nın vücudun biyolojik engellerini aşabilecek bir dağıtım sistemi içine alınmasını gerektirir. LNP’ler bu görevi yerine getirerek RNA’nın maksimum terapötik tesir için amaçlanan hücrelere ulaşmasını sağlar. SCALAR, bunu bir adım daha ileri götürmeyi, LNP üretim oranlarında benzeri görülmemiş üç büyüklükte ölçeklenebilirliğe olanak sağlayarak mevcut şekilleri engellemiş olan hız ve tutarlılık darboğazlarını ele almayı hedefliyor.

Yazının ilk yazarı ve kısa sürede doktora yapmış olan Sarah Shepherd. Mitchell Laboratuvarı’nda çalışan bir mezun şöyleki diyor: “SCALAR ile bir tek bugünün zorluklarına tepki vermiyoruz, bununla birlikte yarının fırsatlarına ve krizlerine proaktif bir halde hazırlanıyoruz. Bu teknoloji esnektir, mikroakışkanlarda iyi belgelenmiş karıştırma mimarilerini kullanır ve yeterince ölçeklenebilirdir gelecekteki talepleri gerçek zamanlı olarak karşılamak. Bu, alan için ileriye doğru çok önemli bir adım.”

Shepherd, SCALAR’ın Mitchell laboratuvarındaki önceki çalışmalara dayandığını ve mikroakışkan çip platformuna dayandığını söylüyor. Bir bilgisayarın elektriksel olarak entegre devresinin, bir çıktı üretmek için sinyalleri birler yada sıfırlar halinde taşıyan oldukca sayıda ufak transistöre haiz olduğu bir bilgisayar çipine benzer şekilde, SCALAR mikroçipi, LNP’ler üretmek için iki mühim reaktifi, lipitleri ve RNA’yı duyarlı bir halde denetim eder.

Ek olarak platformları, ufak ölçekli ilaç taraması ve geliştirmeden in vivo emek harcamalar için orta ölçekli formülasyonlara ve büyük ölçekli formülasyonlara kadar değişen kullanım gereksinimlerine karşılık gelecek şekilde bir, 10 yada 256 ayrı karıştırma ünitesine haiz olabilir. Klinik uygulamalara yönelik formülasyonlar.

Ölçekler arası tutarlılığı sağlamak için tüm cihazlar için aynı mikroakışkan karıştırma mimarisi kullanıldı ve iki temel reaktifin dizideki her cihaza eşit şekilde dağıtılmasını sağlamak için ekip, daha ilkin oluşturulanları takip edecek şekilde yüksek akışkan dirençli mikrokanalları tasarıma entegre etti. Büyük ölçekli mikroakışkan cihazlar için tasarım kuralları. Bu, oldukca üniteli dizideki her cihazın, sıkı bir halde düzenlenen ilaç endüstrisinde mühim bir özellik olan aynı fizyolojik özelliklere haiz LNP’ler üretmesini güvence eder.

Shepherd, “Singh Center’daki temiz odayı, çipleri temizlemek için ihtiyaç duyulan yüksek ısıya ve sert solventlere dayanabilen ve onları güvenli bir halde tekrardan kullanılabilir hale getiren oldukca amaçlı çipler üretmek için kullanabildiğimiz için heyecanlıyız” diyor.

SCALAR çipleri, mevcut polimer bazlı platformlara nazaran çeşitli avantajlar elde eden silikon ve camdan yapılmıştır. Bu platformlarla ilişkili, kontaminasyona neden olan araç-gereç sızıntısı sorunlarını önlemekle kalmıyor, bununla birlikte aşırı yüksek sıcaklıklarda sterilizasyona olanak tanıyarak onları farmasötik uygulamalar için ideal kılıyor. Ek olarak platform sıfırlanıp tekrardan kullanılabiliyor, böylece çevresel faydalar sağlanıyor ve genel üretim maliyetleri azaltılıyor.

Araştırmacılar başlangıçta SARS-CoV-2 spike kodlayan mRNA LNP aşılarını formüle etmek için SCALAR platformunu kullansa da uygulamaların oldukca daha geniş olduğuna inanıyorlar.

Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi biyomühendislik profesörü ortak yazar David Issadore, “İlaç endüstrisindeki mevcut ve eleştiri bir ihtiyacı çözmenin yanı sıra, Sarah’nın emek vermesi mikrofabrikasyon, mikroakışkan ve lipit nanoparçacık teknolojilerinin ustaca bir birleşimidir” diyor Penn’de. “Doktora vakit çizelgesinde bu kadar iddialı bir şeyi başarabilecek oldukca azca talebe var.”

Mitchell, “Bu teknoloji, RNA bazlı tedavilerin ötesinde, nanotıp alanında bir mihenk taşı olma potansiyeline haiz” diyor. “SCALAR çiplerinin ölçeklenebilirliği ve uyarlanabilirliği, onları RNA lipit nanoparçacık farmasötik üretim vasıta kitinde İsviçre Çakısı haline getirebilir.”