Bez lipidových nanočástic se mRNA vakcíny neobejdou. Vytvářejí kolem mRNA ochranný obal a zajišťují její bezpečný transport do lidských buněk. „Námi prováděné počítačové simulace dokáží získat naprosto unikátní informace o chování velmi složitých molekulárních systémů, a to až s atomárním rozlišením. Jejich krása spočívá v tom, že relativně snadno můžeme do studovaných systémů zasáhnout, měnit podmínky a složení. Pomocí superpočítačů tak umíme provádět „experimenty“, které jsou v praxi jen těžko představitelné, a získávat cenné informace, jež lze následně využívat například pro návrh nových „doručovacích obálek“ pro buněčné terapie,“ uvedl jeden z autorů článku Michal Otyepka, jenž působí v obou výzkumných centrech.
Jak se chovají lipidy používané v současných mRNA vakcínách proti COVID-19? Výpočetní chemici z CATRIN @UPOlomouc a IT4Innovations VŠB-TUO pracují na výzkumu, díky kterému vznikl ojedinělý model lipidů, které se v oč. látkách proti COVID-19 využívají. https://t.co/MU2kSor45z pic.twitter.com/F8GjAWEYWB
— VŠB-TUO (@vsbtuo) November 29, 2021
Výpočetní chemici vytvářeli na superpočítači ostravského centra IT4Innovations různé modely lipidových směsí, od jednoduchých dvojvrstev až po složité systémy. Také si „hráli“ s nastavením pH, jelikož ionizovatelné lipidy se používají právě proto, že při změně pH mění náboj a vlastnosti.
„Zjistili jsme, že ionizovatelné lipidy, tedy lipidy specifické pro nanočástice ve vakcínách, se chovají jinak než běžné lipidy, které máme v těle. Nemají tendenci vytvářet jednoduché membrány, ale spíše neuspořádané 3D struktury. S ostatními používanými lipidy také nevytvářejí homogenní směs, ale ionizovatelné lipidy vytvářejí speciální fázi, která následně interaguje s RNA,“ uvedla spoluautorka studie Markéta Paloncýová z CATRIN.
Studiu lipidů v souvislosti s mRNA vakcínami se vědci věnují mimo jiné ve snaze najít kompromis ohledně jejich stability. Ta musí být dostatečná pro doručování RNA, současně je ale třeba zabránit tomu, aby se lipidy v těle nehromadily.
Dlouhodobým cílem výpočetních chemiků je pochopit přesně to, co které lipidy a jejich strukturní prvky způsobují, jak ovlivňují vlastnosti vakcíny. Její globální fungování v těle je známé, ale dostat se do atomárního rozlišení není v experimentu možné. Tento vhled přinášejí právě simulace. Zatímco v této studii byli odborníci schopni modelovat jen malou část nanočástice, v budoucnu by rádi dospěli k zobrazení celé nanočástice a víceúrovňovému modelování. Pochopení interakcí mezi RNA a lipidy na atomární úrovni může vést k návrhu lepšího složení lipidových nanočástic a tím i vlastností vakcín a dalších léčiv založených na RNA.
