Bersiaplah untuk menjelajahi dunia partikel nano lipid yang menakjubkan di episode terbaru omg OMx! Kate Stumpo mengobrol dengan Michael Girgis dari Universitas George Mason saat mereka mengungkap misteri lipid nanopartikel (LNP). Dari penelitian terobosan hingga aplikasi mutakhir, mereka akan mengungkapkan mengapa mempelajari partikel kecil ini sangat penting untuk masa depan kita. Jangan lewatkan episode wajib tonton ini – baca sorotannya atau tonton sekarang!
Michael Girgis | omg OMx Podcast | Ep. 3Mainkan
Bisakah Anda memberi tahu kami dalam istilah yang lebih sederhana apa itu LNP dan mengapa LNP begitu inovatif dalam dunia kedokteran?
Nanopartikel lipid seperti pahlawan super kecil dalam kedokteran, memecahkan banyak masalah yang menantang pemberian obat selama bertahun-tahun.
Nanopartikel ini terdiri dari beberapa lipid, termasuk lipid terionisasi esensial, serta lipid pembantu seperti DSPC dan kolesterol, dan lipid PEGylated. Komponen tersebut dicampurkan dalam etanol dengan muatannya, bisa berupa RNA atau jenis obat lainnya.
Membuat partikel-partikel ini adalah proses kompleks yang melibatkan penggabungan mikrofluida. Semuanya dimulai dengan lipid terionisasi, yang bermuatan positif dan berhubungan dengan RNA atau DNA bermuatan negatif. Kemudian, lipid penolong membentuk lapisan pertama, diikuti oleh lebih banyak lapisan untuk membuat lapisan ganda lipid. Akhirnya, mikro-lipid PEGylated atau polietilen mempartisi diri mereka sendiri untuk memastikan bagian hidrofobik dan hidrofilik berada di luar, yang membantu pembubaran.
Nanopartikel lipid telah menjadi pengubah permainan untuk mengantarkan obat berbasis RNA dan peptida yang pernah dihancurkan oleh nukleolus atau RNA dan DNA dalam plasma. Partikel kecil ini dapat dengan aman mengangkut obat ke sel atau melalui membran sel ke sitoplasma, mengatasi banyak hambatan yang dihadapi sebelumnya.
Faktanya, partikel nano ini memiliki banyak aplikasi dalam mengantarkan obat, peptida, dan protein berbasis RNA dan DNA. Dengan ukuran sekitar 60 hingga 80 nanometer, mereka dapat secara efisien mengirimkan obat ke berbagai bagian dan melalui lapisan ganda lipid dari membran sel, menjadikannya alat vital dalam sistem penghantaran obat.
Kredit gambar: Shutterstock / Kateryna Kon
Bagaimana nanopartikel lipid digunakan dalam aplikasi dunia nyata dan apa status persetujuan FDA untuk obat ini?
Partikel nano lipid benar-benar memberikan dampak yang luar biasa pada pengobatan, terutama dengan pengembangan vaksin mRNA oleh perusahaan seperti Moderna dan Pfizer, yang telah mengerjakannya selama lebih dari 20 tahun. Partikel nano ini membungkus mRNA dan mengirimkannya ke sel melalui endositosis, tempat protein dihasilkan, memicu respons imun yang membantu membangun kekebalan.
Keberhasilan vaksin ini sungguh luar biasa, tetapi bukan hanya COVID-19 yang membuat perbedaan dengan partikel nano lipid. Misalnya, Onpattro adalah obat yang menggunakan RNA pengganggu pendek di dalam partikel nano lipid untuk mengobati kelainan genetik yang langka. Ini hanyalah salah satu contoh bagaimana nanopartikel lipid digunakan untuk mengontrol ekspresi gen, merevolusi cara kita mendekati penyakit tertentu.
Nanopartikel lipid juga dapat menghantarkan obat yang sulit larut, seperti obat anti kanker, seperti Iclusig, dan bahkan molekul yang lebih kecil seperti doksisiklin. Ketika diformulasikan menjadi partikel nano lipid, doksisiklin dapat digunakan untuk mengobati jenis kanker tertentu.
Selain itu, Onivyde adalah obat yang banyak digunakan pada tumor padat untuk mengantarkan obat anti kanker ke tumor secara efektif. Aplikasi penggunaan nanopartikel lipid dalam penghantaran obat sangat banyak, dan kami sangat senang menjadi bagian dari revolusi medis ini.
Bisakah Anda memberi tahu kami tentang momen dalam karier Anda yang sangat mengasyikkan atau bermanfaat bagi Anda, dan bagaimana hal itu membentuk dan memicu rasa ingin tahu Anda?
Momen yang mengubah saya secara pribadi adalah ketika saya berkontribusi untuk mengidentifikasi biomarker yang tidak diketahui akibat paparan radiasi. Itu adalah tugas yang misterius dan menantang karena kami tidak dapat menemukan kecocokan untuk biomarker ini berdasarkan spesifikasi massa atau sumber informasi lainnya.
Namun, setelah bekerja selama dua hingga tiga bulan, saya mengusulkan struktur berdasarkan pola fragmentasi. Saya mempresentasikan temuan saya kepada penyelia saya dan menyarankan agar kami berinvestasi dalam mensintesis molekul untuk membuktikan teori saya. Akhirnya, kami mensintesisnya, dan ketika saya melihat waktu fragmentasi dan retensi yang sama, saya tahu saya telah mengidentifikasi biomarker baru.
Itu adalah perasaan yang luar biasa, menyoroti bagaimana spektrometri massa sangat penting dalam mengidentifikasi dan mengkarakterisasi berbagai molekul biologis, memungkinkan kita untuk memahami jalur dan entitas biologis. Pengetahuan adalah kekuatan. Sungguh menakjubkan bagaimana pengetahuan dapat mendorong kemajuan, dan saya percaya bahwa spektrometri massa adalah alat penting dalam memajukan pemahaman kita tentang biologi.
Kredit gambar: Shutterstock / Love Employee
Dapatkah Anda menjelaskan kepada kami mengapa spektrometri massa sangat penting dalam bidang ini, dan apa metode pilihan Anda untuk mengkarakterisasi LNP?
Dalam proses self-assembling LNP, terdapat banyak potensi titik kegagalan. Misalnya, jika buffer tidak sesuai, atau RNA terdegradasi atau mengandung ketidakmurnian, formulasi LNP dapat dikompromikan. Di sinilah spektrometri massa memainkan peran penting. Dengan mengkarakterisasi bahan awal, kami dapat mengidentifikasi setiap pengotor yang ada dan memahami konsentrasinya, karena FDA memiliki aturan ketat untuk mengkarakterisasi pengotor.
Degradasi lipid menjadi perhatian khusus, dan sangat penting untuk mengetahui di mana oksidasi terjadi, apakah itu di kepala, ujung ekor, atau bagian penghubung lipid. Memahami informasi ini sangat penting dalam menentukan apakah bahan studi memenuhi syarat untuk digunakan dalam formulasi LNP. Selain itu, stabilitas dan kondisi penyimpanan juga merupakan faktor penting dalam proses formulasi, khususnya untuk negara berkembang yang tidak memiliki fasilitas pendingin.
Untuk menjawab semua pertanyaan ini, kami menggunakan studi degradasi gaya untuk menyaring potensi masalah dengan LNP dan RNA. Berbagai instrumentasi diperlukan untuk mendapatkan informasi yang diperlukan. Secara keseluruhan, spektrometri massa adalah alat ampuh yang membantu peneliti memahami jalur biologis dan entitas yang terlibat dalam proses perakitan mandiri LNP, yang pada akhirnya memajukan pemahaman kita tentang biologi.
Tentang pembicara
Michael Girgis, Asisten Profesor di departemen Bioteknologi Universitas George Mason
Michael adalah ahli kimia organik sintetik & Ph.D. kandidat dengan pengalaman langsung yang luas melakukan penelitian di departemen Biokimia dan Kimia UGM.
Tentang Spektrometri Massa Bruker Life Sciences
Temukan cara baru untuk menerapkan spektrometri massa pada tantangan analitik yang paling mendesak saat ini. Inovasi seperti Trapped Ion Mobility (TIMS), smartbeam, dan laser pemindaian untuk Pencitraan MALDI-MS yang memberikan ketepatan piksel yang sebenarnya, dan teknologi eXtreme Resolution FTMS (XR) yang mampu mengungkap tanda tangan Isotopic Fine Structure (IFS) mendorong eksplorasi ilmiah ke ketinggian baru . Solusi spektrometri massa Bruker memungkinkan para ilmuwan untuk membuat penemuan terobosan dan mendapatkan wawasan yang lebih dalam.