RNA 干扰疗法新突破:脂质纳米颗粒助力 siRNA 抗击病毒感染

【字体: 时间:2025年03月17日 来源:Drug Delivery and Translational Research 5.7

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  研究人员针对病毒治疗难题,开展脂质纳米颗粒(LNP)递送抗病毒 siRNA 研究,发现该疗法效果显著,为抗病毒治疗带来新希望。

  在病毒的世界里,它们就像一群狡猾的 “侵略者”,不断给人类健康带来挑战。病毒容易发生高频率突变,这使得传统的抗病毒药物和疫苗常常陷入困境,比如在新冠疫情期间,新冠病毒的不断变异就让现有的治疗手段面临巨大压力。同时,传统的小分子抗病毒药物不仅研发周期长,而且容易出现耐药性问题。在这样的背景下,开发新的抗病毒策略迫在眉睫。
来自昆士兰科技大学(Queensland University of Technology)的研究人员开展了一项关于利用脂质纳米颗粒(Lipid Nanoparticles,LNPs)递送抗病毒小干扰 RNA(short - interfering RNAs,siRNAs)的研究。该研究成果发表在《Drug Delivery and Translational Research》上,为抗病毒治疗开辟了新的道路。

研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,利用核酸合成技术制备 siRNA 分子;其次,采用多种方法制备 LNPs,如微流体法等,并对其进行优化以提高包裹和递送 siRNA 的效率;此外,通过构建多种病毒感染的动物模型,包括人类腺病毒、埃博拉病毒、基孔肯雅病毒等感染模型,来测试 LNP - siRNA 疗法的效果。

RNAi 与 siRNA 的作用机制
RNAi 是细胞用于调节基因表达和抵御病毒感染的一种机制。当长双链 RNA(dsRNA)分子被核糖核酸酶加工成 20 - 25 个核苷酸的 siRNAs 后,siRNAs 会加载到 RNA 诱导沉默复合体(RISC)中。其中,Argonaute 蛋白(AGO2)起着关键作用,它能解开 siRNA 双链并保留引导链。引导链会引导 RISC 识别并结合细胞质中互补的信使 RNA(mRNA)序列,随后 mRNA 被切割和降解,从而阻止蛋白质翻译,实现基因沉默。

siRNAs 作为新型抗病毒药物的优势与挑战
传统抗病毒药物主要针对病毒酶或结构蛋白,但面临着病毒耐药性和研发周期长等问题。相比之下,基于 RNAi 的抗病毒策略具有可编程性,可以快速针对不同病毒的 RNA 序列进行靶向,有望及时应对病毒感染。然而,siRNA 在实际应用中面临着诸多挑战,如在体内易被核糖核酸酶降解、肾脏清除快、存在脱靶效应以及难以有效递送至靶组织等。

脂质纳米颗粒(LNPs)的特性与优势
LNPs 作为一种非病毒载体,在 siRNA 递送中展现出诸多优势。它由可电离脂质、辅助脂质、胆固醇和聚乙二醇(PEG)脂质组成,一般呈球形,大小在 10 - 400nm 之间。LNPs 能够保护 siRNA 免受核酸酶降解,实现靶向递送,降低免疫原性,并具有良好的药代动力学特性。同时,LNPs 的制备方法不断发展,微流体法的出现提高了其生产的可控性和可重复性。

LNP - siRNA 疗法的临床前研究成果

  1. 人类腺病毒感染:针对人类腺病毒(hAdv)感染,研究人员将靶向 hAdv 前体末端蛋白(pTP)或聚合酶(pol)基因的 siRNAs 包装在 PEG - LNPs 中,在叙利亚地鼠感染 hAd5 的模型中进行测试。结果发现,该疗法能有效抑制病毒在肝脏中的复制,减轻肝脏炎症,且抗病毒效果不受 hAdv 挑战剂量的影响。
  2. 丝状病毒感染:对于埃博拉病毒(EBOV)、马尔堡病毒(MARV)和拉文病毒(RAVN)等丝状病毒感染,研究表明,使用针对这些病毒特定基因的 siRNAs,如 EBOV 的 L 聚合酶、VP35 等基因,MARV 的核蛋白(NP)基因等,并将其包装在 LNPs 中,在非人类灵长类动物模型中能显著提高动物的存活率,减轻症状,降低血浆病毒血症。
  3. 基孔肯雅病毒感染:针对基孔肯雅病毒(CHIKV)感染,将靶向 CHIKV 的 E2 和 NS1 基因的 siRNAs 通过不同方式递送,无论是使用商业化转染试剂还是阳离子 LNP 配方,都能显著降低病毒载量,保护肌肉组织的形态完整性。
  4. 乙型肝炎病毒感染:在乙型肝炎病毒(HBV)感染的研究中,多种靶向 HBV 不同抗原的 siRNAs,如 ARB - 1740 等,被包装在 LNPs 中进行测试。结果显示,这些疗法能有效降低血清中 HBV DNA、表面抗原(HBsAg)、e 抗原(HBeAg)等的水平,减少肝脏中的病毒 RNA。
  5. 其他病毒感染:对于流感病毒、新冠病毒(SARS - CoV - 2)和呼吸道合胞病毒(RSV)等病毒感染,也进行了相关的 LNP - siRNA 疗法研究。例如,针对 SARS - CoV - 2 的研究发现,靶向其基因组保守区域的 siRNAs 通过静脉注射或鼻内给药,能有效抑制病毒复制,降低肺部和鼻腔的病毒载量;针对 RSV 的研究表明,鼻内和静脉注射靶向 P 基因的 siRNA - LNP 能减少肺部病毒载量。

研究结论与讨论
这项研究表明,LNP 介导的抗病毒 siRNA 疗法在临床前研究中展现出了显著的抗病毒效果,为应对多种病毒感染提供了新的策略。该疗法能够精准地靶向和沉默特定病毒基因,有效抑制病毒复制,这对于解决传统抗病毒疗法面临的耐药性问题具有重要意义。然而,目前该疗法在临床应用中仍面临一些挑战,如如何进一步优化 LNP 配方以提高其稳定性和疗效,同时减少免疫反应和副作用;如何实现更高效的器官特异性递送,以提高治疗效果并降低全身毒性;以及如何解决大规模生产的问题,确保药物的可及性。未来,需要更多的研究来克服这些挑战,推动 LNP - siRNA 疗法从临床前研究走向临床应用,为全球抗病毒治疗事业做出更大的贡献。
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