研究人員設計了可吸入形式的mRNA,可幫助治療囊性纖維化等疾病

信使RNA可以誘導細胞產生治療性蛋白質，對治療各種疾病具有很大的希望。到目前為止，這種方法的最大障礙是找到安全有效的方法將mRNA分子遞送到靶細胞。

在一項可能導致肺病新療法的進展中，麻省理工學院的研究人員現在設計了一種可吸入形式的mRNA。研究人員說，這種氣溶膠可以直接用於肺部，以幫助治療囊性纖維化等疾病。

「我們認為通過吸入傳遞mRNA的能力可以讓我們治療一系列不同的肺部疾病，」麻省理工學院化學工程系副教授丹尼爾安德森說，他是麻省理工學院科赫綜合癌症研究所的成員。醫學工程與科學研究所（IMES），該研究的高級作者。

研究人員表明，它們可以誘導小鼠肺細胞產生靶蛋白 - 在這種情況下，是一種生物發光蛋白。研究人員說，如果使用治療性蛋白質可以達到相同的成功率，那麼它可能足以治療許多肺部疾病。

麻省理工學院前麻省大學博士後現任倫敦帝國理工學院助理教授的Asha Patel是該論文的主要作者，該論文發表在1月4日的「 高級材料」雜誌上。該論文的其他作者包括James Kaczmarek和Kevin Kauffman，他們都是麻省理工學院最近獲得博士學位的人; 科赫研究所的研究科學家Suman Bose; Faryal Mir，前麻省理工學院技術助理; Translate Bio首席技術官Michael Heartlein; Translate Bio研發高級副總裁Frank DeRosa; 和羅伯特蘭格，麻省理工學院David H. Koch研究所教授和科赫研究所成員。

吸入治療

信使RNA編碼遺傳指令，刺激細胞產生特定蛋白質。許多研究人員一直致力於開發mRNA來治療遺傳性疾病或癌症，主要是通過將患者自己的細胞轉變為藥物工廠。

由於mRNA很容易在體內分解，因此需要在某種保護載體內運輸。安德森的實驗室以前設計的材料可以提供mRNA和另一種稱為RNA干擾（RNAi）的RNA治療肝臟和其他器官，其中一些正在進一步開發用於患者可能的檢測。

在這項研究中，研究人員希望創造一種可吸入形式的mRNA，這種分子可以將分子直接輸送到肺部。許多用於哮喘和其他肺部疾病的現有藥物都是經過特殊配方的，因此可以通過吸入藥物噴灑粉末顆粒的吸入器或噴霧器來吸入，這些藥物會釋放含有藥物的氣溶膠。

麻省理工學院的團隊著手開發一種能夠在氣溶膠輸送過程中穩定RNA的材料。以前的一些研究已經探索了一種叫做聚乙烯亞胺（PEI）的材料，用於將可吸入的DNA輸送到肺部。然而，PEI不易分解，因此對於mRNA治療可能需要的重複給葯，聚合物可能累積並引起副作用。

為了避免這些潛在的副作用，研究人員轉向了一種帶正電荷的聚合物，稱為超支化聚（β氨基酯），與PEI不同，它是可生物降解的。

團隊創建的粒子由直徑約150納米的球體組成，聚合物和mRNA分子混合在一起，編碼熒光素酶，一種生物發光蛋白。研究人員將這些顆粒懸浮在液滴中，並使用噴霧器將它們作為可吸入的霧氣輸送給小鼠。

「呼吸被用作一種簡單但有效的肺部輸送途徑。一旦氣溶膠液滴被吸入，每個液滴中的納米顆粒進入細胞並指示它從mRNA中產生特定的蛋白質，」Patel說。

研究人員發現小鼠吸入mRNA後24小時，肺細胞產生生物發光蛋白。隨著mRNA的清除，蛋白質的量逐漸下降。研究人員能夠通過給予小鼠重複劑量來維持穩定的蛋白質水準，如果適合治療慢性肺病，這可能是必要的。

分布廣泛

對肺的進一步分析顯示，mRNA在肺的五個肺葉中均勻分布，並且主要由沿肺表面排列的上皮肺細胞攝取。這些細胞與囊性纖維化以及由表面活性蛋白缺乏引起的其他肺部疾病如呼吸窘迫綜合征有關。在她在倫敦帝國理工學院的新實驗室中，Patel計劃進一步研究基於mRNA的療法。

在這項研究中，研究人員還證明納米粒子可以冷凍乾燥成粉末，這表明可以通過吸入器而不是霧化器輸送它們，這可以使藥物更方便患者。