导读  

近年来，mRNA技术作为一种全新的药物形式，在疫苗生产、基因治疗和肿瘤治疗中引领变革且大放异彩。2023年诺贝尔生理学或医学奖更是授予了mRNA技术先驱Katalin Karikó和Drew Weissman。然而，如何将mRNA药物安全、高效地递送到靶组织仍然是当下面临的一个重要挑战。

“工欲善其事，必先利其器”，安全、高效的mRNA递送系统是mRNA药物成功的关键。脂质纳米颗粒（LNP）是目前临床上最先进的mRNA递送载体，LNP为mRNA递送提供了许多好处，包括制剂简单、模块化、良好的生物相容性和较大的mRNA有效载荷容量。

然而，尽管基于可电离阳离子脂质构建的LNP已经取得了巨大进展，但这些LNP的过量阳离子电荷往往导致不可避免的不良事件，包括高度炎症和细胞毒性作用。因此，如何开发颠覆性技术来克服常规LNP的阳离子性质是实现安全有效mRNA递送的主要挑战。

近日，西安电子科技大学邓宏章教授团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表题为：Biomimetic noncationic lipid nanoparticles for mRNA delivery 的研究论文。

该研究开发了非阳离子硫脲脂质纳米颗粒（NC-TNP），通过NC-TNP的硫脲基团与mRNA的磷酸基团之间的强氢键相互作用来封装mRNA，摒弃了传统的、阴阳离子的静电相互作用，构建了非离子化的mRNA递送系统。NC-TNP制备技术简单、方便、可重复，引起的炎症和细胞毒性副作用可忽略不计，基因转染效率高，并且可以靶向脾脏递送以诱导免疫以治疗疾病。

mRNA是一种带负电荷的亲水性大分子，由于细胞膜的静电排斥作用，很难直接进入细胞，且极容易被体内的RNA酶迅速降解。因此，mRNA需要保护性外壳的包裹，例如脂质纳米颗粒（LNP），才能进入细胞。这个过程就像是包饺子，mRNA是“馅”，直接煮就散了，需要包上脂质体的“皮”才行。

经典的LNP配方由四种成分组成，分别是：可电离脂质、辅助磷脂、胆固醇和聚乙二醇化脂质，这也是目前临床上使用的mRNA递送系统。这种LNP不仅制备过程复杂，其过量的阳离子电荷也会造成高度炎症和细胞毒性等不良事件。此外，临床研究表明，LNP容易在肝脏积聚，对肝脏以外器官（如肺和肾）的递送效率较低。

LNP由多组分自组装而成

因此，传统LNP陷入了进退两难的困境——必须要有阳离子脂质才能封装mRNA，但阳离子脂质容易引起毒副作用。

因此，摒弃通过静电相互作用包装mRNA的传统思维，开发颠覆性技术，是实现安全、高效递送mRNA的全新路径。

在这项最新研究中，邓宏章教授团队首先证明了强氢键也可以与mRNA形成稳定的配合物。基于此原理，研究团队制备了非阳离子硫脲脂质纳米颗粒（NC-TNP），通过NC-TNP的硫脲基团与mRNA的磷酸基团之间的强氢键相互作用来压缩、包装mRNA，放弃了传统的固定性和静电力。

NC-TNP的设计原理图

作为一种新型mRNA递送系统，NC-TNP制备技术简单、方便、可重复，并且其引发的炎症和细胞毒性副作用很小，几乎可以忽略不计。

此外，研究团队发现NC-TNP可以逃脱外分泌途径，从而抑制内化的纳米颗粒从细胞内重新回到细胞外环境，这在传统LNP中是一个常见的现象。因此，NC-TNP封装的mRNA在体外/体内实验中的基因转染效率都高于传统LNP。

NC-TNP封装的mRNA内化和细胞内转运的机制

更重要的是，与传统LNP相比，NC-TNP表现出脾脏靶向递送能力，且积累比（脾/肝）更高。携带mRNA的脾脏靶向NC-TNP在脾脏中高表达mRNA编码的抗原蛋白，并诱导了强大的免疫应答反应。

NC-TNP/mRNA靶向递送到脾脏

总的来说，这项研究构建了一种非阳离子脂质纳米颗粒——NC-TNP，通过强氢键相互作用来包装mRNA，其制备技术简单、方便、可重复，基因转染效率高，免疫副作用小，可实现脾脏靶向递送。这一发现为构建非离子化mRNA递送系统建立了概念证明，为实现安全、高效mRNA递送开辟了新的方向。

论文链接：

https://www.pnas.org/doi/suppl/10.1073/pnas.2311276120

文章内容来源于“生物世界”公众号，本网站仅用于学术分享，如有侵权请联系管理员删除或修改。