來源：生物世界 2024年諾貝爾生理學或醫學獎授予了兩位microRNA（miRNA）研究先驅，他們發現了miRNA及其在轉錄后基因調控中的作用，從而揭示了基因活性如何被調控的基本原理。 2023年諾貝爾生理學或醫學獎授予了兩位mRNA技術奠基人，他們發現了核苷堿基修飾，從而開發出了有效的mRNA疫苗來對抗COVID-19。 而最近，我國學者將miRNA與mRNA技術結合，開發了一種具有器官和組織特異性靶向的mRNA-LNP遞送平臺，并用于腫瘤肺轉移的精準治療。 2024年10月10日，北京大學未來技術學院程強課題組與中國科學院動物研究所魏妥課題組合作，在 Advanced Materials 上發表了題為：Simplified Lipid Nanoparticles for Tissue- And Cell-Targeted mRNA Delivery Facilitate Precision Tumor Therapy in a Lung Metastasis Mouse Model 的研究論文。 該研究通過結合基于脂質納米顆粒（LNP）的靶向遞送和mRNA序列的受控表達，開發了一種器官和細胞雙重特異性的mRNA-LNP遞送平臺，其具有簡化的三組分LNP，可以將mRNA靶向遞送到肺、肝臟和脾臟，通過在mRNA序列中引入特定的miRNA靶位點，進一步增強了mRNA在靶組織中特定細胞類型的蛋白質翻譯控制。 研究團隊將這一聯合策略命名為SELECT（Simplified LNP with Engineered mRNA for Cell-type Targeting），其根據細胞內miRNA豐度來區分腫瘤細胞和正常細胞的mRNA表達。在黑色素瘤肺轉移小鼠模型中，SELECT遞送了編碼腫瘤特異性細胞毒性蛋白（hELANE）的mRNA（引入了miR-142和miR-126靶位點），表現出選擇性mRNA遞送到腫瘤病灶并顯著抑制了腫瘤生長。 總的來說，SELECT具有作為新型精準腫瘤治療方法的巨大潛力，也為靶向特定細胞類型的其他mRNA療法提供了良好前景。 鑒于mRNA具有表達任何蛋白質的潛力，其已被廣泛應用于疫苗開發、蛋白質替代療法和基因編輯等多個領域。然而，要實現這些目標，就需要確保mRNA被安全、高效地遞送到特定組織和細胞中，但目前這仍然是一個關鍵挑戰。 脂質納米顆粒（LNP）作為最有效的非病毒載體之一，促進了mRNA藥物的顯著成功。2020年底，兩種mRNA-LNP疫苗獲得緊急使用授權用于防治新冠病毒感染，并隨后在2021年獲得了拉斯克獎，2023年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎，這標志著mRNA藥物研發的重要里程碑。此外，基于mRNA-LNP技術的感染性疾病、腫瘤疫苗，以及肝臟疾病基因編輯和蛋白質替代療法的研發也取得了顯著的臨床進展。 然而，由于肝外靶向技術相對不成熟，mRNA-LNP療法在非肝組織中的應用受到限制。為了克服這一限制，研究人員做出了巨大的努力，旨在開發器官特異性LNP技術。 尤為引人注目的是，2020年4月,程強、魏妥等人在 Nature Nanotechnology 期刊發表論文，開發了一種器官選擇性靶向納米顆粒平臺——SORT，SORT遞送系統通過在廣泛使用的四組分LNP系統添加陽離子脂質（例如DOTAP）、陰離子脂質（例如18PA）或可電離脂質（例如DODAP）作為第五組分，可將mRNA選擇性遞送到小鼠的肺、脾臟或肝臟。 SORT遞送系統為開發肺、脾臟和肝和肝臟靶向的LNP提供了一種簡便而通用的策略，也已被其他研究組廣泛驗證。然而，SORT策略目前無法區分靶組織中的不同細胞類型，而實現這一點對于精準治療尤為重要。 除了遞送載體外，研究mRNA貨物本身也很重要，因為mRNA分子實際上是mRNA-LNP納米藥物的效應分子?？刂铺囟ńM織和細胞中mRNA的選擇性表達，可能為增強遞送特異性提供額外途徑。 最近有研究表明，通過將siRNA靶位點引入Cas9 mRNA骨架，可以減少肝細胞中的脫靶編輯，從而增強肺和脾臟中LNP介導的基因編輯的特異性。同樣，內源性miRNA也能特異性識別靶序列，從而減少靶mRNA的翻譯。更重要的是，內源性miRNA不需要額外的遞送載體，因此提供了更方便的利用策略。 之前的研究表明，在治療性mRNA中引入miR-122特異性靶向位點（122ts）和miR-142特異性靶向位點（142ts），可以在腫瘤內注射mRNA-LNP后顯著降低肝臟和脾臟中的mRNA表達，這是因為miR-122主要在肝臟中表達，而miR-142主要在脾臟中表達。鑒于內源性miRNA的細胞異質性，這一策略提供了一種利用內源性特異性miRNA來控制mRNA表達的可行方法，因此具有開發mRNA-LNP細胞特異性遞送平臺的巨大潛力。 在這項最新研究中，研究團隊嘗試通過一種將LNP優化和mRNA工程相結合的協同策略，開發器官和細胞雙重特異性的mRNA-LNP技術。 SM-102 LNP在抗擊COVID-19大流行以及肝臟靶向的mRNA的安全性和療效方面，已得到廣泛證明。因此，SM-102 LNP可作為mRNA療法的理想載體之一。遵循SORT策略，研究團隊首先獲得了肺靶向的SM-102 LNP，并發現減少LNP組分可以大大提高mRNA的遞送效率。與四組分和五組分的LNP相比，三組分LNP（簡化靶向LNP，stLNP）在特異性、有效性和穩定性方面具有良好的平衡。 stLNP不僅為靶向遞送至肺、脾臟和肝臟提供了通用策略，而且大大簡化了優化過程。此外，在mRNA中引入142ts，顯著降低了肺靶向stLNP和肝臟靶向stLNP在脾臟的表達泄漏，并提高了stLNP向肺和肝臟的器官遞送效率。 通過進一步分析腫瘤細胞與正常肺組織中miRNA豐度的差異，研究團隊將142ts-126ts雙靶點整合到mRNA中。該策略顯著降低了mRNA在肺中的表達，同時保持了其在腫瘤細胞中的高表達，從而提供了一種將mRNA精確遞送到肺組織中腫瘤細胞的方法。 這些實驗結果提示我們，只要在mRNA序列中引入適當的miRNA靶位點，或許就可以實現細胞特異性的mRNA遞送。研究團隊將該平臺命名為SELECT（Simplified LNP with Engineered mRNA for Cell-type Targeting）。 為了驗證SELECT對腫瘤的精準治療，研究團隊篩選并鑒定了編碼腫瘤特異性殺傷蛋白（hELANE）的最佳mRNA，該蛋白可以特異性殺傷腫瘤細胞，同時對正常細胞造成的損失最小。miR142ts-126ts SELECT-hELANE在黑色素瘤細胞B16F10的肺轉移模型中實現了精確的腫瘤遞送和高效的腫瘤抑制效果。 這項概念驗證研究充分展示了SELECT在腫瘤精準治療中的應用價值，也為器官和細胞雙重靶向mRNA治療提供了新策略。