信使核糖核酸（mRNA）療法在疫苗研發、蛋白替代治療、基因編輯、免疫治療 及組織再生領域幾乎擁有無限臨床應用潛力。mRNA 疫苗成功抑制病毒肺炎全球大流行，印證了這類療法的臨床價值。基于該突破，我們預期面向其他適應癥的 mRNA 療法臨床轉化進程將迎來快速增長。但想要充分釋放 mRNA 藥物的治療潛力，該領域亟需開發能夠靶向病變細胞與組織的遞送載體系統。
研發遞送載體十分必要：裸露 mRNA 的藥代動力學特性較差，在抵達靶細胞細胞質（蛋白質翻譯發生的場所）前就會被核酸酶快速降解并清除。高效遞送系統需要實現三大功能：保護 mRNA 免受體內核酸酶降解、促使靶細胞攝取載體、介導 mRNA 從胞內體釋放至細胞質。脂質納米顆粒（LNP）是已在人體臨床試驗中得到驗證的 RNA 遞送載體 ，但絕大多數 LNP 僅能將 mRNA 遞送至免疫細胞與肝細胞，難以靶向其他細胞。肌肉注射疫苗可將 mRNA 有效遞送至免疫細胞；而蛋白替代療法、免疫治療通常需要靜脈給藥。例如，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準的小干擾 RNA（siRNA）脂質納米顆粒藥物帕替西蘭，經靜脈給藥靶向肝細胞，用于治療遺傳性轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變性。此外，英特利亞治療公司與再生元制藥近期完成的一項臨床試驗取得陽性結果，該研究利用 RNA-LNP 介導基因編輯技術治療淀粉樣變性。以上成果均證實 RNA-LNP 具備疾病治療潛力。但迄今為止，實現 RNA 全身遞送至肝臟、脾臟以外臟器的相關研究進展十分有限。
若要實現難轉染細胞的 mRNA 遞送，可對 mRNA-LNP 的多項設計參數與給藥方式進行優化調整，包括脂質組分、mRNA 序列 、給藥途徑 以及引入主動靶向配體。脂質納米顆粒一般包含四類脂質原料：可電離脂質、兩親性磷脂（即輔助脂質）、膽固醇與聚乙二醇（PEG）修飾脂質。可電離脂質是 LNP 研發的核心，胞內體內 pH 值下降時，該脂質發生質子化，進而促進 mRNA 逃離胞內體。然而，研究人員篩選了海量脂質文庫，僅找到極少數材料能夠實現肝臟、脾臟外組織的 mRNA 遞送。更換給藥途徑可突破該局限，本實驗室 與其他研究團隊 均已證實，更換給藥方式可將 mRNA 遞送至心臟 、大腦、肺部 等臟器。向體系中添加帶電兩親性磷脂同樣能夠實現肝外 mRNA 遞送，該改造可使目標蛋白的表達位點從肝臟轉移至脾臟或肺部。
盡管上述技術取得諸多進展，但利用 mRNA-LNP 靶向胰腺細胞遞送 mRNA 依舊存在巨大挑戰。該遞送技術一旦落地，可為胰腺癌、糖尿病等無法治療胰腺疾病提供挽救生命的治療方案。胰腺兼具內分泌與外分泌雙重功能：胰島細胞負責維持機體葡萄糖穩態，腺泡細胞則向十二指腸分泌消化酶。已有研究通過病毒遞送載體證實了胰腺 mRNA 遞送的臨床前景。例如，吉特斯團隊研究表明，借助病毒載體向胰腺遞送基因，可再生分泌胰島素的 β 細胞，用于治療自身免疫性糖尿病。病毒載體轉染細胞效率雖高，但存在基因組整合風險，且免疫原性強，難以實現多次給藥。除此之外，若利用病毒載體治療胰腺疾病，需要借助內鏡逆行胰膽管造影術通過胰管注射給藥，該操作屬于有創手術，還存在誘發胰腺炎的風險。
為替代病毒基因治療方案，我們著手研發 mRNA-LNP，以期建立非病毒胰腺基因遞送技術，同時降低給藥操作的侵入性。為此我們選用腹腔注射給藥：該方式可選擇性將藥物遞送至腹腔病灶，適用于卵巢腫瘤、胰腺腫瘤等腹腔腫瘤治療。與靜脈給藥相比，腹腔給藥能夠降低全身毒副作用、提升藥物生物利用度；同時納米顆粒在腹腔內滯留時間更長，可延長與腹腔臟器靶組織的接觸時長。
本文報道一種可強效、特異性向胰腺遞送 mRNA 的脂質納米顆粒配方。實驗證實，即便采用化學結構不同的各類可電離脂質制備 LNP，腹腔注射 mRNA-LNP 后均可在胰腺內產生高水平目標蛋白。該遞送方案主要誘導胰腺胰島內負責分泌胰島素的 β 細胞表達外源蛋白。我們進一步證實，腹腔巨噬細胞分泌的胞外囊泡（EV）可輔助完成 mRNA 遞送，且該遞送體系不會引發全身毒性。綜合上述實驗結果，mRNA-LNP 是一種可靠的非病毒載體，能夠在傳統手段難以轉染的胰腺細胞中誘導外源蛋白表達。
腹腔注射（IP）相對于靜脈注射（IV）提高胰腺的表達水平：
本研究采用三種不同可電離類脂質分別制備搭載熒光素酶 mRNA（mLuc）的脂質納米顆粒（LNP），三類類脂質分別為 (A) 306Oi10、(B) 200Oi10、(C) 514O6,10；脂質摩爾配比統一為：35% 類脂質、16% 二油酰磷脂酰乙醇胺（DOPE）、46.5% 膽固醇、2.5% 聚乙二醇修飾脂質。將各組制劑給藥至 C57BL/6 小鼠，mRNA 給藥劑量 0.5 毫克每千克體重，每組 3 只小鼠。
給藥 3 小時后，給小鼠注射 D - 熒光素底物，隨后處死并解剖分離臟器，借助活體成像系統（IVIS）開展離體熒光發光成像。
左側圖版為各主要臟器具有代表性的活體成像圖；中間圖版對 mLuc 熒光素酶表達水平進行定量統計；右側圖版展示單個臟器的蛋白表達量占全部臟器總表達量的百分比。
相較于靜脈注射（IV）給藥途徑，腹腔注射（IP）能夠提升全部配方 LNP 的 mRNA 遞送效率。
腹腔注射后，腹腔巨噬細胞參與介導 mRNA 向胰腺的遞送過程：
(A) 向小鼠腹腔注射搭載 Cy5 標記熒光素酶 mRNA（Cy5-mLuc）的脂質納米顆粒，給藥劑量 0.5 mg/kg。注射完畢后立刻處死，收集腹腔灌洗液用于流式細胞術檢測。結果顯示 Cy5-mLuc 可結合于 B 細胞、T 細胞以及 CD11b?/F4/80?巨噬細胞。
(B) B 細胞、T 細胞與 CD11b?/F4/80?巨噬細胞中 Cy5-mLuc 的平均熒光強度（MFI）統計結果。
(C) 淋巴細胞遷移并不會促進 mRNA 向胰腺遞送。本實驗選用野生型（wt）NOD 小鼠與缺失成熟淋巴細胞的 NOD/SCID 小鼠，腹腔注射攜帶熒光素酶 mRNA（mLuc）或 Cy5 標記 mRNA 的脂質納米顆粒（給藥劑量 0.5 mg/kg）；3 小時后處死小鼠，開展離體活體成像系統（IVIS）發光檢測。淋巴細胞缺失與否，不會改變胰腺內熒光素酶表達水平，也不會改變 Cy5 熒光信號在胰腺的分布情況。
(D) 設置對照組小鼠腹腔注射磷酸鹽緩沖液（PBS），實驗組小鼠腹腔注射氯膦酸二鈉脂質體以清除體內巨噬細胞。48 小時后，全部小鼠腹腔注射 mLuc 脂質納米顆粒，利用活體成像系統定量檢測胰腺內生物發光強度。巨噬細胞清除組小鼠的胰腺轉染效率顯著下降。
論文信息：
論文題目：Ionizable lipid nanoparticles deliver mRNA to pancreatic β cells via macrophage-mediated gene transfer
期刊名稱：Science Advances
時間期卷：Vol 9, Issue4(2023)
在線時間：2023年1月27日
DOI: 10.1126/sciadv.ade1444
產品信息：
貨號：CP-005-005
規格：5ml+5ml
品牌：Liposoma
產地：荷蘭
名稱：Clodronate Liposomes&Control Liposomes
辦事處：靶點科技
Clodronate Liposomes氯膦酸鹽脂質體腹腔注射清除巨噬細胞后，特異性靶向胰腺遞送 mRNA脂質納米顆粒遞送。荷蘭Liposoma巨噬細胞清除劑ClodronateLiposomes見刊于Science Advances：可電離脂質納米顆粒通過巨噬細胞介導的基因遞送途徑，將信使核糖核酸遞送至胰腺 β 細胞。
Liposoma巨噬細胞清除劑Clodronate Liposomes氯膦酸二鈉脂質體清除巨噬細胞的材料和方法：
All animal experiments were conducted using institutionally approved protocols (Institutional Animal Care and Use Committee). C57BL/6 mice (female unless otherwise indicated) were obtained from Charles River Laboratories, Wilmington, MA. STZ mice (males) and NOD and NOD/SCID mice (females) were obtained from the Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME). STZ mice exhibited hyperglycemia (blood glucose > 250 mg/dl) upon arrival. In experiments involving clodronate liposomes, clodronate liposomes and control liposomes were purchased from Liposoma (Amsterdam, The Netherlands). Mice received intraperitoneal injections of 200 μl of clodronate or control liposomes 48 hours before LNP treatment. For fluorescence and luminescence studies, dissected organs were imaged using an IVIS (Perkin Elmer). In experiments using mRNA encoding luciferase, mice received an intraperitoneal injection of 130 μl of d-luciferin (30 mg/ml) 15 min before imaging. Blood samples were drawn via submandibular bleed and collected in Microtainer Serum Separator tubes (Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ).
巨噬細胞清除材料和方法文獻截圖：
