小干擾RNA (siRNA)分子在通過沉默特定基因來治療疾病方面具有巨大的潛力。siRNA被包裹在脂質(zhì)納米顆粒(LNPs)中，可以有效地遞送到靶細(xì)胞。

然而，這些療法的有效性取決于LNPs的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這可能會(huì)顯著影響它們遞送siRNA的能力。傳統(tǒng)方法在提供微調(diào)LNP設(shè)計(jì)以獲得最佳治療效果所需的詳細(xì)分子見解方面往往存在不足。

由千葉大學(xué)藥學(xué)研究生院助理教授Keisuke Ueda領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究發(fā)表在2024年8月2日的《控釋雜志》上，介紹了一種改善sirna負(fù)載LNPs的新方法。

通過基于核磁共振的分子水平表征，研究了不同的siRNA混合方法如何影響LNPs內(nèi)siRNA的均勻性和分子狀態(tài)。

該研究由日本東北大學(xué)藥學(xué)研究生院的Hidetaka Akita博士共同撰寫;千葉大學(xué)藥學(xué)研究生院東健二博士;千葉大學(xué)藥學(xué)研究生院的森部國和博士(最后作者)。

“核磁共振使我們能夠在分子水平上窺視這些納米顆粒內(nèi)部，揭示siRNA在LNP核心中分布的復(fù)雜細(xì)節(jié)。這種水平的洞察力對(duì)于理解和優(yōu)化LNP配方至關(guān)重要，”Ueda博士說。

該團(tuán)隊(duì)比較了裝載sirna的LNPs的三種制備方法，以了解它們對(duì)分子結(jié)構(gòu)和基因沉默效率的影響。方法包括預(yù)混合，其中siRNA和脂質(zhì)使用微流體混合器混合;混合后(A)， siRNA與空LNPs在酸性條件下與乙醇混合;和混合后(B)，其中siRNA與空LNPs在無乙醇的酸性條件下混合。

雖然這三種方法得到的LNPs尺寸一致，約為50nm，并且siRNA與脂質(zhì)含量的比例保持恒定，但LNPs內(nèi)siRNA的分布卻有顯著差異。預(yù)混合法將siRNA和脂質(zhì)同時(shí)混合，使得siRNA在LNPs內(nèi)的分布更加均勻。

相比之下，后混合方法，將siRNA加入到預(yù)先形成的LNPs中，導(dǎo)致高和低siRNA濃度區(qū)域的不均勻分布。

“這種異質(zhì)性可以顯著影響siRNA的沉默效果。具有更均勻siRNA分布的LNPs更有可能將其治療有效載荷有效地傳遞到靶細(xì)胞。這突出了優(yōu)化制備條件以改善治療結(jié)果的迫切需要，”上田博士解釋說。

結(jié)果表明，預(yù)混合LNPs具有優(yōu)越的基因沉默效應(yīng)。在這些LNPs中，可電離脂質(zhì)與siRNA緊密相關(guān)，形成堆疊的雙層結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)基因沉默。

相比之下，混合后的LNPs顯示出更加異質(zhì)的結(jié)構(gòu)，可能阻礙了它們與細(xì)胞膜融合的能力，降低了它們的治療效果。

“這項(xiàng)研究可以通過加強(qiáng)基因療法和rna藥物來改善人們的生活。通過優(yōu)化脂質(zhì)納米顆粒(LNPs)遞送siRNA的方式，癌癥、遺傳疾病和病毒感染等疾病的治療可能會(huì)變得更加有效。此外，它可以通過使RNA疫苗更穩(wěn)定和減少副作用來提高RNA疫苗的效率和安全性，比如用于COVID-19的RNA疫苗?？偟膩碚f，這項(xiàng)研究有可能為患者帶來更有效和更安全的治療方法，”上田博士補(bǔ)充說。

展望未來，這些進(jìn)步可能有助于發(fā)展更加個(gè)性化的醫(yī)療，為個(gè)體患者量身定制治療方案。增強(qiáng)的藥物輸送系統(tǒng)還可以降低成本并增加獲得創(chuàng)新療法的機(jī)會(huì)，從而使更廣泛的人群受益。