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纳米工程师利用模仿流感病毒的纳米粒子改善mRNA在细胞中的传递

2021-12-31 15:21:42 cnBeta.COM
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最近发表在《Angewandte Chemie International Edition》杂志上的一篇论文描述了新的mRNA传递纳米粒子。

这项工作解决了药物递送领域的一个主要挑战:将大型生物药物分子安全地送入细胞,并保护它们不受称为内体的细胞器的影响。细胞内这些充满酸的微小囊泡作为屏障,捕获并消化试图进入的大分子。为了使生物治疗剂在进入细胞后能够发挥其作用,它们需要一种方法来逃避内体。

“目前的mRNA传递方法没有非常有效的内体逃逸机制,因此真正被释放到细胞中并显示出效果的mRNA数量非常少。”研究高级作者、加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授张良方(音译)说:“它们中的大部分在被施用时被浪费了。”

实现高效的内体逃逸将改变mRNA疫苗和疗法的“游戏规则”,张良方解释说:“如果你能让更多的mRNA进入细胞,这意味着你可以采取更低剂量的mRNA疫苗,这可以减少副作用,同时达到同样的疗效。它还可以改善小干扰RNA(siRNA)在细胞中的传递,这在某些形式的基因治疗中被使用。”

在自然界中,病毒在逃避内体方面做得非常好。例如,甲型流感病毒在其表面有一种特殊的蛋白质(称为血凝素),当被内体中的酸激活时,触发病毒将其膜与内体膜融合。这就打开了内体,使病毒能够将其遗传物质释放到宿主细胞而不被破坏。

张良方和他的团队开发了模仿流感病毒能力的mRNA传递纳米粒子。为了制造这种纳米粒子,研究人员在实验室里对细胞进行了基因改造,使其在细胞膜上表达血凝素蛋白。然后他们把细胞膜分离出来,把它们分成小块,并把它们涂在由一种可生物降解的聚合物制成的纳米粒子上,这种聚合物内部已经“预装”mRNA分子。

研究人员最终获得的成品是一种类似于流感病毒的纳米粒子,它可以进入细胞,从内体中脱离出来,并释放其mRNA载荷以完成其工作:指示细胞生产蛋白质。

研究人员在小鼠身上测试了这种纳米粒子。这些纳米粒子中含有编码一种叫做Cypridina荧光素酶的生物发光蛋白的mRNA。它们通过鼻腔给药--小鼠吸入涂在鼻孔上的含有纳米颗粒的溶液的液滴,以及通过静脉注射给药。研究人员对小鼠的鼻子进行了成像并对其血液进行了检测,发现了大量的生物发光信号。这证明了类似流感病毒的纳米粒子有效地将其mRNA有效载荷送入体内的细胞。

研究人员现在正在测试他们的系统,以传递治疗性mRNA和siRNA有效载荷。

责任编辑:bH_03116

关键词: IT 与健康 纳米工程师利用模仿流感病毒的纳米粒子改善mR

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