RNA携带的纳米粒子以高效率将siRNA递送至内皮细胞

麻省理工学院工程师设计了携带的RNA纳米颗粒（红色），其可以通过内皮细胞（染色蓝色）吸收。图片由AUDE THIRIOT / HARVARD提供

研究人员设计了具有高效率的载体纳米颗粒，可以高效率将siRNA送到内皮细胞，提高了治疗许多类型疾病的可能性，包括癌症和心血管疾病。

RNA干扰（RNAi），一种可以关闭活细胞内的特定基因的技术，对治疗由发生的基因造成的许多疾病的潜力有很大的潜力。然而，科学家难以找到将基因阻断RNA递送到正确靶标的安全有效的方法。

截至目的，研究人员已经患有肝脏疾病的RNAi获得了最佳效果，部分原因是纳米颗粒是一种自然目的地。但现在，在5月11日出现的研究中出现的自然纳米技术问题，一个麻省理工学院LED团队报告在非发导组织中实现最有效的RNAi基因沉默。

使用纳米粒子设计和筛选用于致甲酮的短链的内皮递送，研究人员能够靶向内皮细胞，其形成大多数器官的衬里。研究人员称，这提出了使用RNAi治疗许多类型疾病的可能性，包括癌症和心血管疾病。

“特别是对肝脏的兴奋越来越大，但为了达到RNAi治疗的广泛潜力，重要的是我们也能够达到身体的其他地区，”Daniel Anderson说： Samuel A. Goldblith化学工程副教授，MIT综合癌症研究所和医学工程研究所和科学研究所和本文的高级作者之一。

本文的其他高级提交人是罗伯特兰德，大卫·霍奇·科赫学院教授，​​麻省理工学院和科赫研究所的成员。牵头作者是麻省理工学院研究生詹姆斯·达尔曼和卡门巴恩斯的alnylam药品。

有针对性的交付

RNAi是一种自然发生的过程，在1998年发现，允许细胞控制其遗传表达。遗传信息通常从细胞核中的DNA携带到核糖体，进行蛋白质的细胞结构。叫siRNA的短链的RNA与携带这种遗传信息的信使RNA结合，防止其到达核糖体。

Anderson和Langer先前已经开发出纳米粒子，现在在临床开发中，可以通过涂覆称为脂质化的脂肪材料中的核酸将siRNA递送给肝细胞。肝细胞抓住这些颗粒，因为它们类似于在消耗高脂肪餐后在血液中循环的脂肪液滴。

“肝脏是纳米颗粒的自然目的地，”安德森说。“这并不意味着它很容易向肝脏递送RNA，但它确实意味着如果将纳米颗粒注入血液中，它们可能会在那里结束。”

科学家们已经取得了一些成功，将RNA提供给非发器器官，但麻省理工学院团队希望设计一种可以实现较低剂量RNA的RNAi的方法，这可能使治疗更有效和更安全。

新的MIT颗粒由由化学改性聚合物的短链组成的三个或更多个同心球。一旦颗粒进入靶细胞，RNA在每个球体内包装并释放。

基因沉默

麻省理工学院系统的一个关键特征是，科学家能够创建许多不同材料的“图书馆”，并迅速评估其作为递送代理的潜力。它们通过测量它们是否可以关闭编码被添加到细胞的荧光蛋白的基因来测试宫颈癌细胞中的约2,400种变体。然后，它们测试了内皮细胞中最有希望的那些，以了解它们是否可以干扰称为Tie2的基因，其几乎完全在内皮细胞中表达。

通过表现最佳的颗粒，研究人员将基因表达减少了50％以上，仅为每千克溶液的0.20毫克的剂量 - 约为现有内皮RNAi递送车辆所需的量。他们还表明，通过递送不同的RNA序列，它们可以通过提供多达五个基因。

在肺内皮细胞中看到了最佳结果，但颗粒也成功地将RNA递送给肾脏和心脏，在其他器官中。虽然颗粒渗透在肝脏中的内皮细胞，但它们没有进入肝肝细胞。

“有趣的是，通过改变纳米粒子的化学物质，您可以影响到身体的不同部位，因为我们已经工作的其他配方对于肝细胞非常有效，但对于内皮组织而言，”缺乏如此有效。“

为了证明治疗肺病的可能性，研究人员使用纳米颗粒来阻止两种在肺癌 - VEGF受体1和DLL4中均致的基因，这促进了饲喂肿瘤的血管的生长。通过阻断这些在肺内皮细胞中，研究人员能够减缓小鼠的肺肿瘤生长，并降低转移性肿瘤的扩散。

Masanori Aikawa，哈佛医学院的医学副教授将新技术描述为“巨大贡献”，应该帮助研究人员开发新的治疗，并了解更多有关动脉粥样硬化和糖尿病视网膜病变的内皮组织疾病，这可能导致失明。

“内皮细胞在许多疾病的多个步骤中发挥着非常重要的作用，从启动到临床并发症的开始，”Aikawa说，他们不是研究团队的一部分。“这种技术为我们提供了一个极其强大的工具，可以帮助我们了解这些破坏性血管疾病。”

研究人员计划测试额外的潜在目标，希望这些颗粒最终能够治疗癌症，动脉粥样硬化和其他疾病。

来自Alnylam Pharmaceuticals和哈佛大学医学院的科学家也为该研究贡献，由国防科学和工程奖学金，国家科学基金会，MIT总统奖学金，国家卫生研究院，停止和商店儿科脑肿瘤基金资助儿科脑肿瘤基金，德意志Forschungsgemeinschaft，alnylam，以及RNA治疗和生物学中心。

出版物：James E. Dahlman等，“在体内内皮SiRNA递送使用具有低分子量的聚合物纳米粒子”自然纳米技术，2014; DOI：10.1038 / nnano.2014.84

图像：Aude Thiriot /哈佛