实验室测试中纳米颗粒递送的RNA可减少神经炎症

一些疫苗安全有效地使用脂质纳米颗粒(LNP)将信使RNA传递至细胞。麻省理工学院的一项新研究表明，不同的纳米颗粒可用于潜在的阿尔茨海默病(AD)治疗。在多个小鼠模型和培养的人类细胞的测试中，新定制的LNP配方可有效地将小干扰RNA(siRNA)传递到大脑的小胶质细胞免疫细胞，以抑制与阿尔茨海默病过度炎症相关的蛋白质的表达。

在之前的一项研究中，研究人员表明，阻断PU.1蛋白活性的后果有助于减少与阿尔茨海默病相关的神经炎症和病理。《AdvancedMaterials》杂志报道的新结果通过直接抑制编码PU.1的Spi1基因的表达来减少炎症。

更一般地说，这项新研究还展示了一种将RNA传递到小胶质细胞的新方法，而迄今为止，小胶质细胞很难靶向。

该研究的共同通讯作者Li-HueiTsai(Picower神经科学教授、Picower学习记忆与衰老大脑倡议研究所所长)表示，她假设LNP可能是一种将siRNA引入小胶质细胞的方法，因为这些细胞会清除大脑中的废物，有很强的吸收脂质分子的倾向。

她与大卫·科赫研究所教授罗伯特·兰格讨论了这个问题，后者因其在纳米颗粒药物输送方面的开创性工作而广为人知。他们决定测试用LNP传递的siRNA减少PU.1表达的想法。

“我仍然记得那天，我要求与鲍勃会面，讨论测试LNP作为针对炎症小胶质细胞的有效载荷的想法，”脑与认知科学系的教员Tsai说。“我非常感谢JPB基金会，他们在没有任何初步证据的情况下支持了这个想法。”

兰格实验室研究生JasonAndresen和前Tsai实验室博士后WilliamRalvenius领导了这项工作，并且是该研究的共同主要作者。欧文·芬顿(OwenFenton)是兰格实验室前博士后，现任北卡罗来纳大学埃谢尔曼药学院助理教授，与Tsai和兰格共同通讯作者。兰格是化学工程、生物工程和科赫综合癌症研究所的教授。

完善粒子

测试siRNA是否能够治疗性抑制PU.1表达的最简单方法是利用现有的递送装置，但该研究的首要发现之一是，八种市售试剂中没有一种能够安全有效地转染培养的实验室中的人类小胶质细胞样细胞。

相反，团队必须优化LNP来完成这项工作。LNP有四种主要成分，通过改变其中两种成分的结构以及改变脂质与RNA的比例，研究人员能够提出七种配方进行尝试。重要的是，他们的测试包括在诱导进入炎症状态的培养小胶质细胞上尝试他们的配方。毕竟，这种状态是需要所提议的治疗的状态。

在七个候选者中，一个名为“MG-LNP”的团队因其测试RNA货物的极高递送效率和安全性而脱颖而出。

在培养皿中有效的方法有时在生物体中不起作用，因此研究小组接下来在小鼠中测试了他们的LNP配方的有效性和安全性。他们测试了两种不同的注射方法，即注射到体内或注射到脑脊液(CSF)中，他们发现注射到CSF中可以确保在不影响其他器官细胞的情况下更有效地靶向小胶质细胞。

在七种制剂中，MG-LNP再次被证明在转染小胶质细胞方面最有效。兰格说，他相信有一天这可能会开辟用纳米颗粒治疗某些脑部疾病的新方法。

靶向治疗

一旦他们知道MG-LNP可以向人类细胞培养物和小鼠中的小胶质细胞递送测试物质，科学家们就测试了使用它递送抑制PU.1的siRNA是否可以减少小胶质细胞的炎症。在细胞培养物中，相对较低的剂量可使PU.1表达减少42%(这很好，因为小胶质细胞至少需要一些PU.1才能存活)。

事实上，MG-LNP转染不会对细胞造成任何伤害。它还显着减少了小胶质细胞中PU.1表达增加的基因的转录，表明它可以减少多种炎症标志物。

在所有这些措施和其他措施中，MG-LNP的性能优于科学家们并行测试的一种名为RNAiMAX的市售试剂。

研究人员写道：“这些发现支持使用MG-LNP介导的抗PU.1siRNA递送作为神经炎症性疾病的潜在疗法。”

最后一组测试评估了MG-LNP的性能，在两种小鼠大脑炎症模型中传递siRNA。在其中，小鼠暴露于脂多糖(LPS)，这是一种模拟感染并刺激全身炎症反应的分子。在另一种模型中，当一种名为CDK5的酶被一种名为p25的蛋白质过度激活时，小鼠表现出严重的神经退行性变和炎症。

在这两种模型中，注射携带抗PU.1siRNA的MG-LNP都会减少PU.1和炎症标记物的表达，就像在培养的人类细胞中一样。

科学家们总结道：“MG-LNP递送的抗PU.1siRNA有可能用作患有全身性炎症的小鼠和AD样神经炎症的CK-p25小鼠模型的抗炎治疗剂”。“原理证明”。在将这个想法应用于人类患者之前，还需要进行更多的测试。