RNA脂质纳米颗粒工程可以阻止肝纤维化，逆转损伤

自COVID-19疫苗成功以来，RNA疗法已成为生物技术界越来越感兴趣的对象。这些疗法与你的身体一起工作，以疾病和感染的遗传根源为目标，是一种有前途的替代传统药物的治疗方法。开发成功的RNA疗法的最大挑战是它的靶向传递。由于缺乏靶向活化肝脏成纤维细胞的传递系统，使用RNA疗法治疗肝纤维化仍然具有挑战性。

　　

   

   

图片:研究团队成员包括(从左至右)Xuexiang Han, Michael J. Mitchell, Ningqiang Gong, Lulu Xue, Sarah J. Shepherd,和Rakan El-Mayta。    

资料来源:宾夕法尼亚大学

自COVID-19疫苗成功以来，RNA疗法已成为生物技术界越来越感兴趣的对象。这些疗法与你的身体一起工作，以疾病和感染的遗传根源为目标，是一种有前途的替代传统药物的治疗方法。

脂质纳米颗粒(LNPs)已成功应用于药物输送数十年。FDA批准的疗法使用它们作为传递信使RNA (mRNA)和小干扰RNA (siRNA)的载体，信使RNA促使细胞制造新的蛋白质，小干扰RNA指导细胞沉默或抑制某些蛋白质的表达。

开发成功的RNA疗法的最大挑战是它的靶向传递。研究目前正面临LNPs的局限性，这使得许多疾病没有有效的RNA疗法。

肝纤维化是指肝脏反复受损，愈合过程中瘢痕组织堆积，阻碍健康的肝功能。它是一种慢性疾病，其特征是积累过多的富含胶原蛋白的细胞外基质(ECM)。由于缺乏靶向活化肝脏成纤维细胞的传递系统，使用RNA疗法治疗肝纤维化仍然具有挑战性。坚固的成纤维细胞结构和缺乏靶向这些成纤维细胞的特异性或亲和性阻碍了当前的LNPs进入活化的肝脏成纤维细胞，因此它们无法提供RNA治疗。

为了解决这一问题，并帮助为数百万患有这种慢性疾病的人提供治疗，生物工程系创新助理教授Michael Mitchell, J. Peter和Geri Skirkanich，以及博士后Han xuxiangang和Gong Ningqiang，发现了一种合成配体系LNPs的新方法，提高了它们的选择性，使它们能够靶向肝成纤维细胞。

他们的研究发表在《自然通讯》杂志上，展示了一种小分子配体如何被合成为可电离脂质(LNP的关键成分)，对肝脏中负责胶原蛋白积聚的臭名臭名的难以靶向的活化成纤维细胞产生亲和力。

胶原蛋白的积累伴随着热休克蛋白47 (HSP47)的表达增加，这种蛋白质驱动胶原蛋白的生物生成和分泌。HSP47的过表达和胶原蛋白生物生成的增加最终导致纤维化。

一旦LNPs到达并进入目标细胞，siRNA就会被释放，从而抑制HSP47的表达，抑制胶原蛋白的产生，并阻止纤维化的发生。这种治疗方法在小鼠身上取得了成功，是治疗人类肝纤维化的一种很有前途的治疗方法。

这种可电离脂质合成的新方法是打开更多RNA疗法治疗各种疾病的大门的关键。

“为了使LNPs有足够的选择性来靶向肝星状细胞，那些驱动纤维化的细胞，我们将一种茴香酰胺配体，一种对这些星状细胞上的受体具有高度亲和力的分子，加入到可电离脂质的结构中。从本质上讲，我们创建了一种锁定和钥匙机制，以锁定和解锁向这些难以到达的细胞的交付。”

合成过程是由Han及其同事开发的“一锅两步”过程。为了创建一个可电离脂类库，该团队首先将一个茴香酰胺配体(AA)前体和不同的氨基核放在一起。然后，他们添加了疏水的尾巴，以创建aa系留的可电离脂质。选择茴香酰胺作为配体，是因为它的中性和稳定性，以及它对星状细胞上过表达的sigma受体的亲和力。一旦建立了aa系栓LNPs库，该团队就通过两轮选择过程分析了它们靶向并向细胞传递治疗的能力。

“我们需要找到一种特定的aa系系LNP，它既有效又有选择性，”Han说。“第一轮选择过程是通过检查我们的LNPs在成纤维细胞中击倒绿色荧光蛋白(GFP)的能力来测量效力。GFP为治疗性RNA如何实时关闭基因表达提供了很好的视觉证据。”

“在第二轮测试中，我们测试了强效LNP的选择能力，”韩说。“我们通过阻断sigma受体来了解特定的AA配体组在LNPs进入靶细胞的能力中有多重要。不出所料，我们发现AA组很显著;在sigma受体阻断后，我们失去了锁-钥匙机制，aa系系的LNP将无法进入目标细胞。”

研究小组发现AA-T3A-C12既是一种有效的选择性LNP，携带治疗性siRNA，能够在小鼠中实现65%的HSP47表达下调，并增强受损肝组织的恢复。研究结果表明，AA-T3A-C12 LNP优于MC3 LNP, MC3 LNP是一种临床使用的非病毒载体，已获fda批准用于肝脏或肝脏细胞RNA治疗。

这种新的配体系栓的LNP提供了一种治疗肝纤维化的形式，合成方法提供了一种将LNP定制到身体中其他以前难以靶向的细胞和组织的方法。

“LNPs的潜力是巨大的，”韩说。“我们正在让LNPs变得更智能、更高效。”

Mitchell说:“我们很高兴能找到一种潜在的治疗方法，解决这种肝病的遗传根源。而且，因为这种LNP传递载体在肝脏的纤维化细胞中起作用，它可能会导致开发出一种治疗体内其他类型纤维化的方法，比如肺部或肿瘤中的纤维化。”

他补充说:“除了我们在肝脏中所研究的，这种创建LNPs的方法可以用于解锁对其他细胞类型的治疗。”“我们可以通过在可电离脂质结构中安装特定的靶向配体来靶向大脑、肺或心脏中的细胞。从这里可以找到很多途径，我们很高兴能继续把这项研究推向新的方向。”

文章标题

Ligand-tethered lipid nanoparticles for targeted RNA delivery to treat liver fibrosis