Le ultime novità sullo sviluppo della terapia nucleotidica / The latest on nucleotide therapy development
Le ultime novità sullo sviluppo della terapia nucleotidica / The latest on nucleotide therapy development
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Sfide significative sorgono durante lo sviluppo di terapie basate su RNA e DNA. Dai vaccini mRNA all'editing genetico, gli scienziati stanno perfezionando i metodi di somministrazione, ottimizzando la sintesi ed affrontando gli ostacoli di scalabilità.
Le terapie oligonucleotidiche, ovvero filamenti di DNA o RNA ingegnerizzati, stanno trasformando la medicina moderna. Questi trattamenti all'avanguardia portano un nuovo livello di precisione nella lotta alle malattie, prendendo di mira specifici geni da silenziare, attivare o modificare. "Le terapie nucleotidiche ci consentono di progettare risultati prevedibili modificando le sequenze per affrontare quasi ogni condizione", afferma Peter Guterstam, product manager presso la società di biotecnologie Cytiva.
Grazie all'afflusso di ricerche degli ultimi anni, molti candidati farmaci basati sui nucleotidi, tra cui terapie genetiche e vaccini per il cancro e le infezioni virali, sono ora in fasi avanzate di sperimentazione clinica. "La tempistica di sviluppo è molto più rapida di quella a cui siamo abituati", nota Guterstam.
Nonostante i rapidi progressi, la strada per lo sviluppo dei farmaci non è ancora liscia. Le terapie nucleotidiche funzionano attraverso vari meccanismi di azione e ciascuna presenta le proprie sfide. Comprendere queste sfumature fornisce preziose intuizioni, che secondo Guterstam "faranno sì che queste terapie raggiungano i pazienti più velocemente".
Lotta di sintesi
Un ostacolo fondamentale nello sviluppo della terapia nucleotidica è l'efficienza di accoppiamento: l'efficacia con cui ogni nucleotide viene aggiunto durante il processo. I metodi tradizionali spesso danno luogo a sequenze troncate, il che complica la purificazione. "Un'elevata efficienza di accoppiamento è essenziale per prodotti di alta qualità", afferma Guterstam. "I ricercatori dovrebbero concentrarsi sull'ottimizzazione dei parametri di sintesi, come il tipo di oligonucleotide e la durata dell'accoppiamento, per massimizzare le catene a lunghezza intera".
I gruppi di protezione, utilizzati per prevenire reazioni indesiderate, aggiungono un ulteriore livello di complessità, poiché il processo di rimozione può introdurre variabilità. "La messa a punto precisa delle condizioni di deprotezione e scissione aiuta a preservare l'integrità degli oligonucleotidi, migliorando la resa e la purezza complessive", spiega Guterstam.
La scelta del supporto solido influisce anche sull'accessibilità dei reagenti. I supporti più recenti sono progettati per creare migliori condizioni di reazione, consentendo una sintesi efficiente di oligonucleotidi più lunghi.
Dopo la sintesi arriva la fase critica della purificazione. Ottenere un equilibrio tra elevata purezza e buoni tassi di recupero è spesso una sfida nella purificazione degli oligonucleotidi. Selezionare il metodo giusto, che sia scambio ionico, interazione idrofobica o cromatografia in fase inversa, è fondamentale per ottimizzare sia la purezza che la resa.
La caratterizzazione delle impurità, come oligonucleotidi corti o modificati, presenta un altro ostacolo che può avere un impatto sull'efficacia terapeutica. Tecniche analitiche come spettrometria di massa, elettroforesi su gel e risonanza plasmonica di superficie sono comunemente utilizzate per identificare e valutare queste impurità, garantendo un prodotto finale di qualità ed efficace.
Scalabilità e distribuzione
L'aumento della produzione di terapie oligonucleotidiche richiede il trasferimento di parametri di sintesi, come la selezione del supporto solido, l'efficienza di accoppiamento ed il consumo di monomeri, dalla ricerca alla produzione. Guterstam afferma che mantenere robustezza e riproducibilità su scale più grandi e la compatibilità tra diverse fasi del processo è fondamentale.
Le procedure di purificazione, in particolare quelle che coinvolgono tamponi non acquosi come la cromatografia in fase inversa, comportano anch'esse delle complessità. I ricercatori possono semplificare questo processo utilizzando modelli su piccola scala che imitano le condizioni di produzione.
Una volta ottenuto un prodotto di alta qualità, la somministrazione della terapia presenta le sue sfide. Gli oligonucleotidi sono caricati negativamente e hanno difficoltà a raggiungere i tessuti bersaglio. Sono anche suscettibili alla degradazione in ambienti fisiologici, il che può ostacolare la stabilità e l'assorbimento cellulare.
Le modifiche chimiche migliorano le proprietà farmacocinetiche e riducono al minimo gli effetti off-target. Le nanoparticelle lipidiche forniscono soluzioni di somministrazione personalizzate ottimizzando dimensioni, forma e caratteristiche di superficie per un migliore assorbimento cellulare. Questi sistemi proteggono gli oligonucleotidi dalla degradazione e facilitano il loro trasporto attraverso le barriere biologiche.
Sebbene le terapie basate sugli oligonucleotidi abbiano un potenziale trasformativo per il trattamento di una varietà di malattie, affrontare le sfide nella sintesi, nella purificazione e nella somministrazione è fondamentale per accelerarne lo sviluppo.
ENGLISH
Significant challenges arise during development of RNA and DNA based therapies. From mRNA vaccines to gene editing, scientists are refining delivery methods, optimizing synthesis, and tackling scaling hurdles.
Oligonucleotide therapies — engineered strands of DNA or RNA — are transforming modern medicine. These cutting-edge treatments bring a new level of precision in combating disease by targeting specific genes to be silenced, activated or edited. “Nucleotide therapeutics allow us to design predictable outcomes by modifying sequences to address almost any condition,” says Peter Guterstam, product manager at biotechnology company Cytiva.
Due to an influx of research in recent years, many nucleotide-based drug candidates, including genetic therapies and vaccines for cancer and viral infections, are now in advanced clinical trial stages. “The development timeline is much quicker than we are used to,” notes Guterstam.
Despite rapid progress, the drug development road is still not smooth. Nucleotide therapies work through various mechanisms of action, and each presents its own challenges. Understanding these nuances provide valuable insights, which Guterstam says will “make these therapeutics reach patients faster.”
Synthesis struggles
A key hurdle in nucleotide therapy development is coupling efficiency: the effectiveness in which each nucleotide is added during the process. Traditional methods often result in truncated sequences, which complicates purification. "High coupling efficiency is essential for high-quality products," says Guterstam. "Researchers should focus on optimizing synthesis parameters, like oligonucleotide type and coupling duration, to maximize full-length chains."
Protection groups, used to prevent unwanted reactions, add another layer of complexity, as the removal process can introduce variability. "Fine-tuning deprotection and cleavage conditions helps preserve oligonucleotide integrity, improving overall yield and purity," Guterstam explains.
The choice of solid support also affects reagent accessibility. Newer supports are engineered to create better reaction conditions, enabling efficient synthesis of longer oligonucleotides.
After synthesis comes the critical step of purification. Achieving balance between high purity and good recovery rates is often a challenge in oligonucleotide purification. Selecting the right method, whether ion exchange, hydrophobic interaction, or reverse-phase chromatography, is key to optimize both purity and yield.
Characterizing impurities, such as short or modified oligonucleotides, presents another hurdle that can impact therapeutic effectiveness. Analytical techniques like mass spectrometry, gel electrophoresis, and surface plasmon resonance are commonly used to identify and assess these impurities, ensuring a quality and effective final product.
Scaling and delivering
Scaling up manufacture of oligonucleotide therapies requires transfer of synthesis parameters — such as solid support selection, coupling efficiency, and monomer consumption — from research to production. Guterstam says maintaining robustness and reproducibility at larger scales, and compatibility across different process steps is critical.
Purification procedures, particularly those involving non-aqueous buffers like reverse-phase chromatography, also bring complexities. Researchers can streamline this process by using small-scale models that mimic production conditions.
Once a high-quality product is achieved, delivering the therapy comes with its own challenges. Oligonucleotides are negatively charged and struggle to reach targeted tissues. They are also susceptible to degradation in physiological environments, which can hinder stability and cellular uptake.
Chemical modifications enhance pharmacokinetic properties and minimize off-target effects. Lipid nanoparticles provide tailored delivery solutions by optimizing size, shape, and surface characteristics for improved cellular uptake. These systems protect oligonucleotides from degradation and facilitate their transport across biological barriers.
While oligonucleotide therapeutics hold transformative potential for treating a variety of diseases, addressing challenges in synthesis, purification, and delivery, are crucial for accelerating their development.
Da:
https://www.nature.com/articles/d42473-024-00075-6?utm_source=facebook&utm_medium=paid_social&utm_campaign=LSCR_BRCON_AWA1_GL_PCFU_CFULF_CYTIP-EU-24&utm_id=120212076776980572&utm_content=120212076777030572&utm_term=120212076777010572&fbclid=IwY2xjawG51KdleHRuA2FlbQEwAGFkaWQBqxRWUVFf_AEdJJDJwcU8oJxwJfBdTOrFG8n14xo30274j7Qua4-YPn9SBupBJ9g_KpcZ_aem_EIdwvu3u3dhNWMSVrCfaLQ
Commenti
Posta un commento