Nature子刊：新型LNP，靶向骨髓造血干細(xì)胞遞送mRNA

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作者：王聰來(lái)源：生物世界

2024-11-26

在fda批準(zhǔn)的藥物和早期臨床試驗(yàn)中，脂質(zhì)納米顆粒（LNP）已被美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于遞送RNA（包括mRNA和siRNA）.

在fda批準(zhǔn)的藥物和早期臨床試驗(yàn)中，脂質(zhì)納米顆粒（LNP）已被美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于遞送RNA（包括mRNA和siRNA），這些LNP-RNA療法的臨床研究和應(yīng)用支持了探索將RNA遞送到造血干細(xì)胞（HSC）和造血干/祖細(xì)胞（HSPC）的納米顆粒。

大多數(shù)血細(xì)胞來(lái)源于造血干細(xì)胞（HSC），其功能障礙導(dǎo)致了鐮狀細(xì)胞病、β-地中海貧血、貧血、免疫缺陷以及代謝紊亂等多種疾病。FDA最近批準(zhǔn)了4種基于HSC的療法，所有這些療法都需要進(jìn)行體外HSC操作。在這個(gè)過(guò)程中，細(xì)胞從骨髓中被動(dòng)員或從血液中被移除。當(dāng)這些細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中被改造時(shí)，病人要先接受化療以耗竭自身免疫系統(tǒng)，為重新輸注的細(xì)胞騰出空間。然而，這一操作可能導(dǎo)致副作用，因此引起了人們對(duì)于開(kāi)發(fā)不需要骨髓動(dòng)員或化療預(yù)處理的體內(nèi)造血干細(xì)胞療法的興趣。

2024年11月22日，佐治亞理工學(xué)院和埃默里大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在 Nature 子刊 Nature Biotechnology 上發(fā)表了題為：Lipid nanoparticle-mediated mRNA delivery to CD34+ cells in rhesus monkeys 的研究論文。

該研究開(kāi)發(fā)了一種名為L(zhǎng)NP67的脂質(zhì)納米顆粒（LNP），無(wú)需骨髓動(dòng)員或化療預(yù)處理，且不使用靶向配體修飾，能夠以低至0.25 mg/kg的劑量將mRNA遞送到恒河猴的造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞（HSPC）中。

Lipid nanoparticle-mediated mRNA delivery to CD34+ cells in rhesus monkeys

此前的研究顯示，使用CD117抗體修飾的LNP可將mRNA遞送至小鼠骨髓。但這些研究的一個(gè)潛在局限性在于，根據(jù)人類蛋白圖譜，人類CD117蛋白在呼吸系統(tǒng)中高表達(dá)，而在骨髓中低表達(dá)。在另一種方法中，基于腺病毒的遞送系統(tǒng)主動(dòng)靶向CD46 （CD46在小鼠和人類HSC中表達(dá)），實(shí)現(xiàn)了在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中的高效遞送。然而，這種方法也需要細(xì)胞動(dòng)員和化療。因此，在沒(méi)有主動(dòng)靶向配體或任何其他干預(yù)措施的情況下，在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中進(jìn)行臨床相關(guān)劑量的LNP遞送，被證明是困難的。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種名為L(zhǎng)NP67的脂質(zhì)納米顆粒（LNP），它以低至0.25 mg/kg的劑量將mRNA遞送到恒河猴的CD34+細(xì)胞。

目前，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的三種LNP-RNA藥物均使用四組分LNP，這四種組分分別是可電離脂質(zhì)、輔助脂質(zhì)（磷脂）、膽固醇和聚乙二醇化脂質(zhì)。所有這四種成分都可以改變LNP在體內(nèi)的行為，但利用細(xì)胞培養(yǎng)預(yù)測(cè)LNP在體內(nèi)的趨向性是困難的。

在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)使用4種不同的磷脂和4種聚乙二醇化脂質(zhì)組合（共16種組合），再結(jié)合8個(gè)不同的摩爾比，生成了128種化學(xué)性質(zhì)不同的LNP。分別使用這些LNP遞送DNA條形碼和編碼糖基化磷脂酰肌醇（GPI）錨定的駱駝VHH抗體（aVHH）的mRNA。然后，分析所有這128種LNP的流體動(dòng)力學(xué)直徑和多分散性，將直徑小于200納米的單分散的LNP（共105種）混合在一起。

考慮到造血干細(xì)胞（HSC）數(shù)量稀少，并且難以分離出足夠的細(xì)胞以便使用流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)行測(cè)序，研究團(tuán)隊(duì)使用他們此前開(kāi)發(fā)的單細(xì)胞納米顆粒靶向測(cè)序（SENT-seq）技術(shù)【2】評(píng)估了上述105種LNP在體內(nèi)靶向小鼠骨髓遞送RNA的效果。

單細(xì)胞納米顆粒靶向測(cè)序

評(píng)估結(jié)果顯示，LNP67能夠很好地將mRNA靶向遞送到小鼠骨髓以及體外培養(yǎng)的人類原代造血干細(xì)胞，還能夠以0.25 mg/kg和0.4 mg/kg的劑量將mRNA遞送到恒河猴體內(nèi)的CD34+細(xì)胞（CD34是造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞的生物標(biāo)志物）。

LNP67mRNA靶向遞送小鼠骨髓