来自麻省理工学院(MIT)的著名科学家和工程师开发并测试了一种基于胶囊的口服信使rna治疗系统。
核酸治疗学简史
辉瑞- biontech的COVID-19疫苗BNT162b2是目前最受欢迎的疫苗第一个基于mrna的疫苗2020年获得人类使用授权。现在，估计已经有5.6073亿剂疫苗被接种全球管理*这种疫苗——以及它基于mrna的前身，如Moderna的mRNA-1273——在我们的大流行应对中发挥了重要作用。
在RNA疗法的无限未来，Damase等提出我们“生活在一场治疗革命之中，自50年前硅谷出现重组蛋白技术以来，我们从未见过这样的革命”。这场革命，在大流行应对中使用的基于mrna的疫苗的成功，以及随后可能出现的疫苗，依赖于此前几十年在核酸治疗学方面的研究。
什么是核酸疗法?
“核酸疗法”可用于描述所有能够通过抑制、添加、替换或编辑DNA/ RNA水平来调节基因表达的基于核酸的方法。
一个主要障碍核酸疗法的临床意义在于，核酸本身可被人体迅速降解，尤其是RNA。这使得它们的递送具有挑战性，但正如mRNA COVID-19疫苗所证明的那样，这并非不可能。为了实现核酸疗法的承诺，还需要做更多的工作来设计和测试新的传递系统。
下一代药物输送系统
的研究实验室乔瓦尼·特拉韦尔索医生而且罗伯特·兰格教授专注于下一代药物输送系统的开发。特拉韦尔索是麻省理工学院机械工程系的助理教授，也是哈佛医学院布莱根妇女医院(BWH)的胃肠病学家。兰格是麻省理工学院大卫·h·科赫研究所的教授历史上被引用最多的工程师．
Traverso和Langer实验室一直在寻找有效和安全地将治疗药物输送到胃肠道的新方法，特别是目前通过注射给药的大型蛋白质治疗药物。
几年前，合作者开发了一种可食用的注射胶囊大约有蓝莓那么大，可以通过吞咽来口服胰岛素。
一种用于口服胰岛素和其他生物制剂的自定向毫米级涂抹器(SOMA)。来自乔瓦尼·特拉韦尔索，YouTube。
“我们的动机是让患者更容易服药，特别是需要注射的药物，”Traverso说说当时。“最经典的是胰岛素，但还有很多其他药物。”
2021年，特拉弗索和兰格证明了该胶囊可用于在猪体内以液体形式传递单克隆抗体。然后，他们将目光投向了运送核酸，就像单克隆抗体和胰岛素一样，都是大分子。
口服核酸
在他们发表在杂志上的最新研究中事在美国，科学家们使用这种可食用的注射胶囊将mRNA(被聚合物纳米颗粒保护)输送到猪的胃中。
“我们的系统由两部分组成，”研究团队说188金宝搏备用在面试中。“首先是一种可摄取的注射器，其次是含有mRNA的纳米颗粒。这种可吞咽注射器是为吞咽而设计的。”
这种可食用的注射器会进入胃，在那里它会保护纳米颗粒不受胃内容物的伤害，并将它们注射到胃壁。科学家解释说:“由信使rna与特殊的带正电荷的聚合物络合形成的纳米颗粒，允许信使rna进入胃细胞并表达感兴趣的蛋白质。”
聚合物纳米颗粒是由聚(β -氨基酯)制成的，研究小组之前对其进行了分析，以评估哪种结构-线性或分支-最有效地保护核酸。
“我们制作了一个分支杂交聚(β -氨基酯)库，我们发现其中的铅聚合物比线性库中的铅聚合物表现得更好。”Ameya Kirtaine他是麻省理工学院博士后，也是该研究的联合主要作者。
什么是聚合物，线性聚合物和支链聚合物指的是什么
聚合物是大分子，由长链的小分子(称为单体)组成，由不同类型的化学键连接。
聚合物可以比作一串回形针。该链可能由一个回形针连接到下一个回形针，形成一个直线结构(这将是一个线性聚合物)。或者，你可以通过在主链上夹更多的回形针来添加一个“侧链”，并建立它们——类似于分支聚合物。
188金宝搏备用询问研究小组关于聚合物是否存在任何毒性问题。他们解释说，任何潜在的毒性问题都是通过在体外细胞培养研究之前在活的有机体内动物模型。在这两个在体外而且在活的有机体内经评估，没有明显的毒性迹象。“没有毒性的原因可能是我们研究中使用的聚合物是可生物降解的。因此，细胞可以在数小时内将它们分解成它们的组成元素。”
在动物模型上测试该设备
测试递送系统的第一步是评估聚合物纳米颗粒。研究小组创造了一种纳米颗粒复合物，其中包括编码一种报告蛋白的mRNA，并将其直接注射到小鼠的胃中没有可食用的注射胶囊。报告蛋白的表达表明mRNA已经成功地传递到细胞中翻译．
蛋白表达不仅在胃(目标区域)得到证实，而且在小鼠模型的肝脏中也得到证实，这为潜在的全身输送提供了证据。通常情况下，当以蛋白质为基础的疗法被全身递送时——即通过肌肉注射——很难靶向胃。因此，寻找该蛋白的全身表达而且有针对性的表达对团队来说是积极的。
接下来在更大的动物——猪身上进行测试，特拉韦尔索和兰格实验室将rna -纳米颗粒复合物冷冻干燥，并将它们包装进可食用注射器。每个胶囊中大约含有50 μg的mRNA，每头猪服用3个胶囊。总剂量为150 μg;作为背景，基于mrna的COVID-19疫苗通常含有30-100 μg。
“在这些研究中，我们在猪体内传递了一种名为CRE重组酶的mRNA编码。我们用两种方法测量猪胃组织中的酶水平(Western blot检测而且免疫组织化学)，”研究人员说188金宝搏备用技术网络。这两种方法都是定量测量蛋白质表达的方法，这意味着蛋白质表达的确切量不能定量确定。
有针对性而非系统性的表达
在猪的胃中发现了CRE重组酶的表达，但在身体的任何其他器官中都没有。
科学家们告诉188金宝搏备用他们说，这可能是由于研究中使用的分析方法的局限性:“尽管如此，为了确认/诱导全身表达，可能需要改变报告基因mRNA，纳米颗粒工程(逃离胃组织并流入门静脉的更小的纳米颗粒，更稳定的纳米颗粒，减少进入胃细胞的纳米颗粒等)。”
尽管缺乏全身表达，但该研究提供了证据，表明该系统可以用于将mRNA传递到胃，“这是很难用全身注射靶向的，”科学家们强调。
他们补充说，未来的工作将集中在验证该系统在疾病模型中的有效性，评估胃肠道中抗原的免疫反应，以及该平台用于粘膜疫苗的潜在用途。
*截至2022年1月30日，这一数字是正确的。
特拉弗索和兰格实验室采访了科技网络的高级科学作家莫莉·坎贝尔。188金宝搏备用
参考:李志强，李志强，李志强，等。使用胶囊介导的胃肠道组织注射口服mRNA传递。事．2022.doi:10.1016 / j.matt.2021.12.022．
