蔡立慧/Robert Langer團隊開發(fā)新型LNP，遞送siRNA治療阿爾茨海默病
包括阿爾茨海默?。ˋD）在內(nèi)的多種神經(jīng)退行性疾病，都以神經(jīng)炎癥狀態(tài)為特征。作為常見和致命的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一，阿爾茨海默病已經(jīng)進行了數(shù)十年的研究和臨床努力，以尋找潛在的治療方法。雖然旨在清除β-淀粉樣蛋白（Aβ）的抗體近期在人類患者中顯示出治療潛力，但阿爾茨海默病的異質(zhì)性與復雜性表明，需要根據(jù)疾病病理和進展情況采取不同的治療方法。
小膠質(zhì)細胞是大腦中的主要免疫細胞，其在阿爾茨海默病的發(fā)病或預防中的潛在作用受到越來越多的關注。全基因組關聯(lián)研究（GWAS）確定的大多數(shù)阿爾茨海默病風險基因在小膠質(zhì)細胞中高表達，包括轉(zhuǎn)錄因子PU.1，該轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控小膠質(zhì)細胞功能中發(fā)揮著核心作用。
多項研究表明，PU.1表達水平升高是阿爾茨海默病進展的風險因素，而PU.1表達水平降低被認為在人類和阿爾茨海默病動物模型中具有保護作用。
近日，麻省理工學院蔡立慧、Robert Langer及北卡羅來納大學Owen Fenton等人在 Advanced Materials 期刊發(fā)表了題為：Nanoparticle-Mediated Delivery of Anti-PU.1 siRNA via Localized Intracisternal Administration Reduces Neuroinflammation 的研究論文。
該研究優(yōu)化改進了一種新型脂質(zhì)納米顆?！狹G-LNP，其能夠安全、高效靶向小膠質(zhì)細胞，使用MG-LNP遞送靶向PU.1的siRNA，減少了患有全身性炎癥的小鼠和阿爾茨海默病樣神經(jīng)炎癥的小鼠模型的神經(jīng)炎癥，表明了PU.1是治療阿爾茨海默病或其他神經(jīng)退行性疾病以及神經(jīng)炎癥疾病的潛在靶點。
RNA療法，包括旨在降解mRNA和/或破壞翻譯以減少目標蛋白質(zhì)生產(chǎn)的siRNA，可以提供一種治療途徑來改善阿爾茨海默病相關小膠質(zhì)細胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯變化。然而，由于其大尺寸和電荷，核酸需要遞送載體或替代給藥方法才能穿過細胞膜進入細胞。此外，由于血腦屏障（BBB）的存在，系統(tǒng)性給藥的藥物往往無法到達受影響的腦區(qū)。
由可電離脂質(zhì)、膽固醇、磷脂和聚乙二醇化脂質(zhì)組成的四組分脂質(zhì)納米顆粒（LNP）系統(tǒng)已被廣泛應用于新冠疫苗中，這些四組分LNP系統(tǒng)是治療性核酸遞送載體的臨床金標準。
當LNP靜脈注射時，血清蛋白冠在血流中吸附到納米顆粒表面，主要通過ApoE受體介導的攝取將它們靶向肝臟。目前已有幾種納米顆粒系統(tǒng)和LNP修飾已被設計用于改善跨血腦屏障的遞送，局部注射LNP已被證明可以成功地將mRNA遞送至神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞。近期的一些研究顯示，陽離子脂質(zhì)體、混合脂質(zhì)和聚合物納米顆粒，可以局部或鼻內(nèi)給藥，以靶向特定的細胞類型，例如大腦中的小膠質(zhì)細胞。此外，LNP表面的透明質(zhì)酸修飾，已被用于輔助siRNA遞送至小鼠腦膠質(zhì)瘤。然而，臨床相關的四組分LNP系統(tǒng)在將RNA定位到小膠質(zhì)細胞中的研究仍有待深入。
在這項研究中，研究團隊旨在探討LNP遞送RNA在阿爾茨海默病動物模型中緩解PU.1介導的神經(jīng)炎癥的潛力。
蔡立慧教授表示，LNP可能是一種將siRNA轉(zhuǎn)入小膠質(zhì)細胞的方法，因為細胞清除大腦中的廢物，具有很強的吸收脂質(zhì)分子的傾向。她與納米顆粒藥物遞送研究先驅(qū) Robert Langer 教授討論了這一問題，他們決定測試用LNP遞送的siRNA以減少PU.1表達水平的想法。
首先，研究團隊修改了LNP四組分中的可電離脂質(zhì)和磷脂的結構，并調(diào)整了脂質(zhì)與mRNA的比例，構建了七種不同的LNP配方，并進行了篩選，旨在優(yōu)化向人誘導多能干細胞（iPSC）來源的小膠質(zhì)樣細胞（iMGL）和局部鞘內(nèi)注射后向小鼠腦內(nèi)遞送mRNA的效率。結果顯示，在七個候選配方中，“MG-LNP”具有極高的遞送效率和安全性（下圖中的配方A）。
然后，研究團隊使用表現(xiàn)較佳的配方“MG-LNP”進行了遞送靶向PU.1的mRNA的siRNA的測試，結果顯示，MG-LNP遞送的靶向PU.1的mRNA的siRNA能夠?qū)⑴囵B(yǎng)的小膠質(zhì)細胞的PU.1表達降低42%（這一降低水平很好，因為小膠質(zhì)細胞至少需要一些PU.1才能存活）。而且，MG-LNP遞送的siRNA轉(zhuǎn)染并未對小膠質(zhì)細胞造成任何傷害，還顯著減少了小膠質(zhì)細胞中PU.1的表達增加的其它基因的轉(zhuǎn)錄，可以減少多種炎癥標志物。
至后，研究團隊評估了MG-LNP在兩種小鼠大腦炎癥模型中遞送siRNA的性能。在一種模型中，小鼠暴露于脂多糖（LPS）以模擬感染并刺激全身炎癥反應。在另一種模型中，DK5酶被p25蛋白過度激活，小鼠表現(xiàn)出嚴重的神經(jīng)退行性病變和炎癥。在這兩種小鼠模型中，注射了MG-LNP遞送的靶向PU.1的siRNA，顯著減少了PU.1和炎癥標記物的表達。
這些結果顯示，MG-LNP遞送靶向PU.1的siRNA，減少了患有全身性炎癥的小鼠和阿爾茨海默病樣神經(jīng)炎癥的小鼠模型的神經(jīng)炎癥，表明了PU.1是治療阿爾茨海默病或其他神經(jīng)退行性疾病以及神經(jīng)炎癥疾病的潛在靶點。
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