微小礦物顆粒是有希望的基因治療的更好載體

威斯康星大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種更安全有效的方法，為治療癌癥和肝病以及疫苗接種提供了一種有前途的新方法，包括來自Moderna Therapeutics的新冠疫苗和人體臨床試驗(yàn)。

這項(xiàng)技術(shù)依賴于將精心設(shè)計(jì)的信使核糖核酸片段插入細(xì)胞。信使核糖核酸(信使核糖核酸)是人類細(xì)胞通常從人類脫氧核糖核酸中轉(zhuǎn)錄的一種遺傳物質(zhì)，以制造有用的蛋白質(zhì)和進(jìn)行商業(yè)活動。并且，在不影響免疫系統(tǒng)的情況下安全完整地遞送mRNA的問題阻礙了基于mRNA的治療，但是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員正在制造微小的礦物質(zhì)球，這似乎在老鼠身上發(fā)揮了作用。

威斯康星大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程和骨科教授威廉莫菲說：“這些粒子表面有納米級的孔，可以吸收和攜帶蛋白質(zhì)或信使RNA等分子?！薄八麄兡７铝丝脊艑W(xué)中常見的東西，當(dāng)我們在幾千年前的骨骼樣本或蛋殼上發(fā)現(xiàn)完整的蛋白質(zhì)或DNA時(shí)。礦物質(zhì)一直在幫助穩(wěn)定這些分子?！?

墨菲和UW-麥迪森合作進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，使用的是直徑為5到10微米的礦物包覆顆粒(MCM)，大約相當(dāng)于人類細(xì)胞的大小。在用MCM處理的小鼠中，傷口愈合更快，相關(guān)實(shí)驗(yàn)中的細(xì)胞顯示，與其他遞送方法相比，mRNA分子的提取效率更高。

研究人員今天在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上描述了他們的發(fā)現(xiàn)。

在健康細(xì)胞中，脫氧核糖核酸被轉(zhuǎn)錄成核糖核酸，這是細(xì)胞機(jī)器用來制造蛋白質(zhì)的指令。在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的一個基因片段可以被這個過程取代，告訴細(xì)胞產(chǎn)生新的東西。如果某樣?xùn)|西是抗原，也就是可以提醒免疫系統(tǒng)注意潛在有害病毒的分子，那么mRNA就可以完成疫苗的工作。

威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員編碼了mRNA，并指示細(xì)胞核糖體泵出一種生長因子，這種生長因子可以促進(jìn)愈合過程，但這些過程在糖尿病小鼠(以及許多嚴(yán)重的糖尿病患者)中很慢或不存在。

然而，mRNA在體內(nèi)的壽命非常短，因此遞送到細(xì)胞通常意味著給予大劑量和頻繁的劑量，其中mRNA鏈由稱為陽離子聚合物的分子制成的容器攜帶。

墨菲說：“陽離子成分往往有毒。你傳遞的mRNA越多，治療效果越好，但越有可能看到毒性作用。因此，這是一種權(quán)衡，”他說。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)從MCM運(yùn)輸時(shí)，我們沒有看到這種毒性。而且，因?yàn)镸CM傳輸可以保護(hù)mRNA不被降解，所以你可以在想要的位置得到更多的mRNA，減少毒性作用。"

這項(xiàng)新研究還將mRNA與免疫系統(tǒng)抑制蛋白配對，以確保靶細(xì)胞不會將mRNA提取為異物并將其破壞或排出。

成功的mRNA遞送通常能使細(xì)胞根據(jù)新的指令運(yùn)行約24小時(shí)，它們產(chǎn)生的分子將分散在全身。這對疫苗及其產(chǎn)生的抗原來說已經(jīng)足夠了。為了維持一個漫長的過程，例如生長替代組織來愈合皮膚或器官，細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)或生長因子需要停留更長時(shí)間。

墨菲說：“我們在MCM上看到的是，一旦細(xì)胞吸收mRNA并開始產(chǎn)生蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)就會立即結(jié)合回到MCM顆粒中?！薄澳敲此鼘⒃趲字芎蟀l(fā)布?；旧?，我們使用的是通常持續(xù)幾個小時(shí)甚至一天的東西，并使其持續(xù)很長時(shí)間?！?

而且，由于MCM足夠大，它們不會進(jìn)入血液并飄走，它們會停留在需要釋放有用治療方法的位置。在老鼠身上，這種治療活動持續(xù)了20多天。

墨菲說：“它們是由類似于琺瑯和骨頭的礦物質(zhì)制成的，但它們被設(shè)計(jì)成在不再有用時(shí)被人體吸收?！蹦普f，他的工作得到了美國環(huán)境保護(hù)署、美國國立衛(wèi)生研究院和美國國立衛(wèi)生研究院的支持。來自國家科學(xué)基金會和麥迪森大學(xué)校友邁克爾和瑪麗蘇香農(nóng)的捐款。

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