Immune stimulation by lipid nanoparticles

Abstract

Lipid nanoparticles are the most advanced non-viral delivery system of nucleic acids. They enable safe and efficient transport of nucleic acids to the targeted cells and represent a key enabling technology of RNA therapeutics. RNA therapeutics represent a rapidly emerging field of genetic medicine; however, due to the nature of RNA molecules and their susceptibility to nuclease degradation, the delivery system is crucial for its translation to the clinic. This thesis explores the ability of lipid nanoparticles based on the XMAN6 ionizable lipidoid to elicit an immune response against mRNA-encoded antigen. XMAN6 is a lead lipidoid from a new class of adamantane-based ionizable lipidoids developed in our team. The mRNA-LNP formulations were first tested in vitro to evaluate their functionality and cytokine production and then in vivo using a mouse model. LNPs were applied via two different routes and in different experimental set ups, and their safety was evaluated by analyzing mouse activity. The data showed that XMAN6 is a promising lipidoid for in vivo delivery of mRNA. The mRNA-LNPs successfully induced the antibody response against the encoded antigen by intraperitoneal and intramuscular application. XMAN6 LNPs showed to be suitable for in vivo use, as they were well tolerated and caused only...

Lipidické nanočástice představují nejvyspělejší nevirový transportní systém pro nukleové kyseliny. Umožňují bezpečný a účinný transport nukleových kyselin do cílových buněk a jsou zcela klíčovou technologií pro RNA terapeutika. Ta představují rychle se rozvíjející oblast genetické medicíny, avšak vzhledem k povaze molekuly RNA a především její náchylnosti k degradaci nukleázami, je transportní systém naprosto zásadní pro přechod RNA terapeutik do klinické praxe. Tato práce zkoumá schopnost mRNA formulované v lipidických nanočásticích založených na ionizovatelném lipidoidu zvaným XMAN6 produkovat antigen in vivo a vyvolat tím protilátkovou odpověď. XMAN6 je lipidoid z nové třídy ionizovatelných lipidoidů na bázi adamantanu vyvinutých naším týmem. Lipidické nanočástice byly nejprve testovány in vitro za účelem analýzy jejich funkčnosti a indukce cytokinů, a poté in vivo za použití myšího modelu. Lipidické nanočástice byly aplikovány dvěma různými způsoby a v několika experimentálních modelech a jejich bezpečnost byla hodnocena analýzou celkové myší aktivity. Data ukázala, že XMAN6 je slibný lipidoid pro in vivo použití. Lipidické nanočástice, založené na XMAN6, úspěšně indukovaly protilátkovou odpověď proti antigenu kódovanému dopravenou mRNA, a to jak po intraperitoneální, tak po intramuskulární...