Новая система визуализации носителей выявила возможную причину кардиологических осложнений мРНК-вакцин
Статья в Nature Biotechnology представляет систему визуализации носителей препаратов (липидных наночастиц, ДНК-оригами и вирусных векторов) в организме мыши с разрешением в одну клетку. Она основана на комбинации DISCO-микроскопии (при которой ткани делают прозрачными) и аннотации на базе ИИ. Высокая чувствительность системы позволила выявить нецелевую экспрессию РНК, доставляемой липидными наночастицами, в тканях сосудов сердца. С этим могут быть связаны осложнения со стороны сердца при иммунизации мРНК-вакцинами.
В настоящее время все больше препаратов представлено макромолекулами (РНК, системами геномного редактирования, белковыми препаратами), обладающими высокой эффективностью. Однако существует проблема доставки таких препаратов в ткани-мишени. Для этой цели разработано несколько систем доставки, в том числе липидные наночастицы (LNP). Одно из основных препятствий при разработке систем доставки — оценка их распределения в тканях организма после введения. Традиционные методы визуализации не обладают достаточным разрешением для идентификации отдельных таргетируемых клеток и часто не справляются с малыми концентрациями препарата. В новом исследовании, опубликованном в Nature Biotechnology, представлена система визуализации на основе DISCO-микроскопии и искусственного интеллекта, позволяющая изучить распределение препарата во всем организме мыши вплоть до отдельных клеток. Комбинированная система из DISCO-микроскопии и ИИ модели получила название SCP-Nano (Single Cell Precision Nanocarrier Identification).
Авторы использовали SCP-Nano для сравнения различныхметодов доставки препарата. Так, они показали, что назальная доставка приводит к локализации наночастиц преимущественно в легких, а внутривенная и внутримышечная — в печени и селезенке. Также они проанализировали распределение наночастиц в лимфатических узлах при внутримышечной доставке.
Далее исследователи посмотрели, какие из клеток, получивших LNP, транслируют заключенную в них РНК. Среди прочего, высокая чувствительность метода позволила выявить экспрессию EGFP в тканях сердца. Учитывая, что многие вакцины используют такие же LNP, авторы решили изучить данное явление более подробно, повторив опыт с РНК, кодирующей S-белок SARS-CoV-2, используемый в вакцинах. В повторном опыте также наблюдалась трансляционная активность в сердце. Более подробный иммуногистологический анализ показал, что она локализирована в эндотелиальных клетках сосудов сердца. Более того, протеомный анализ выявил дерегуляцию протеома — введение препарата изменяло уровень экспрессии более 700 белков в сосудах сердца, включая белки, задействованные в поддержании сосудистой структуры. Полученные результаты могут объяснять сообщения о побочных эффектах вакцин, связанных с сердечно-сосудистой системой, однако авторы отмечают необходимость дополнительных исследований.
Таким образом, представленная в работе система значительно расширяет возможности оценки распределения широкого ряда носителей в тканях организма и может способствовать более эффективной разработке и повышению безопасности препаратов.