可電離的脂質(zhì)納米顆粒

研究人員確定了能夠以-高效率和安全性在胎兒肝臟，肺部和腸道中積累的脂質(zhì)納米顆粒后，研究人員還通過使用它們傳遞促紅細胞生成素(EPO)mRNA來測試了這些設計的治療潛力，因為EPO蛋白是容易追蹤。他們發(fā)現(xiàn)，EPO mRNA傳遞到小鼠胎兒肝細胞中會導致胎兒循環(huán)中EPO蛋白水平升高，從而提供了使用這些脂質(zhì)納米顆粒通過肝臟進行蛋白替代治療的模型。

“基因治療領域的主要挑戰(zhàn)是將核酸遞送至靶細胞和組織，而不會在健康組織中引起副作用。” 在成年動物和人類中很難做到這一點，對此已經(jīng)進行了廣泛的研究。關于實現(xiàn)子宮內(nèi)核酸遞送所需的條件，人們所知 甚少 。” Mitchell說。“我們對脂質(zhì)納米顆粒技術以安全有效的方式向子宮內(nèi) 傳遞mRNA的初步結果感到非常興奮 ，這可能為脂質(zhì)納米顆粒和mRNA療法在出生前治療疾病開辟新的途徑。”

費城兒童醫(yī)院和賓夕法尼亞大學工程與應用科學學院的研究人員已經(jīng)確定了可電離的脂質(zhì)納米顆粒，可以將其作為胎兒治療的一部分傳遞mRNA。該 驗證的概念研究，發(fā)表在科學進展，設計和篩選一批脂質(zhì)納米粒制劑靶向小鼠胎兒各器官和奠定了測試潛在的治療出生前治療遺傳性疾病的基礎。

“這是確定非病毒介導的方法，可在分娩前提供-療法的重要的第-一步，”共同作家 威廉·H·佩蘭多(Milliam H. Peranteau)醫(yī)師說，他是 胸，胎外科 和阿茲克普通科的主治醫(yī)師。 -CHOP胎兒和小兒外科McCausland杰出主席。“這些脂質(zhì)納米顆粒可能為子宮內(nèi)mRNA的輸送提供平臺，將其用于胎兒蛋白質(zhì)替代和基因編輯等治療中。”

賓夕法尼亞大學生物工程學系Skirkanich創(chuàng)新助理教授Michael J. Mitchell是該研究的另一位共同作者。共同第-一作者是Mitchell實驗室的成員Rachel Riley(博士后研究員)和Margaret Billingsley(研究生)，以及Peranteau Lab的成員Meghana Kashyap(研究員)。

DNA測序技術和產(chǎn)前診斷的-新進展使得在出生前診斷多種遺傳疾病成為可能。這些疾病中的一些在出生后通過蛋白質(zhì)或酶替代療法進行治療，但是到那時，該疾病的某些破壞性作用已得到控制。因此，在患者仍在子宮內(nèi)時進行治療可能會在某些情況下更有效。較小的胎兒體積可實現(xiàn)大的治療劑量，而未成熟的胎兒免疫系統(tǒng)可能更能接受替代治療。

在引入治療性蛋白質(zhì)替代的潛在載體中，mRNA與其他核酸(例如DNA)截然不同，因為它不需要進入細胞核，并且可以利用人體自身的機制來產(chǎn)生所需的蛋白質(zhì)。當前，核酸遞送的常用方法包括病毒載體和非病毒方法。盡管病毒載體可能非常適合基因治療，但是它們帶有潛在的風險，即在受體基因組中不希望有轉基因或病毒載體的部分整合。因此，迫切需要開發(fā)安全有效的非病毒核酸遞送技術來治療產(chǎn)前疾病。

為了鑒定治療性mRNA的潛在非病毒傳遞系統(tǒng)，研究人員設計了一個脂質(zhì)納米顆粒庫，脂質(zhì)納米顆粒是大小小于100納米的小顆粒，可有效進入小鼠胎兒受體的細胞。每種脂質(zhì)納米顆粒制劑都用于封裝mRNA，然后將其施用于小鼠胎兒。研究人員發(fā)現(xiàn)，一些脂質(zhì)納米顆粒能夠?qū)⒐δ苄詍RNA傳遞至胎兒肝臟，而其中一些脂質(zhì)納米顆粒也將mRNA傳遞至胎兒肺和腸道。他們還評估了脂質(zhì)納米顆粒的毒性，發(fā)現(xiàn)它們與現(xiàn)有配方一樣安全。