小干扰RNA (siRNA)分子在通过沉默特定基因来治疗疾病方面具有巨大的潜力。siRNA被包裹在脂质纳米颗粒(LNPs)中，可以有效地递送到靶细胞。
然而，这些疗法的有效性取决于LNPs的内部结构，这可能会显著影响它们递送siRNA的能力。传统方法在提供微调LNP设计以获得最佳治疗效果所需的详细分子见解方面往往存在不足。
由千叶大学药学研究生院助理教授Keisuke Ueda领导的一项研究发表在2024年8月2日的《控释杂志》上，介绍了一种改善sirna负载LNPs的新方法。
通过基于核磁共振的分子水平表征，研究了不同的siRNA混合方法如何影响LNPs内siRNA的均匀性和分子状态。
该研究由日本东北大学药学研究生院的Hidetaka Akita博士共同撰写;千叶大学药学研究生院东健二博士;千叶大学药学研究生院的森部国和博士(最后作者)。
“核磁共振使我们能够在分子水平上窥视这些纳米颗粒内部，揭示siRNA在LNP核心中分布的复杂细节。这种水平的洞察力对于理解和优化LNP配方至关重要，”Ueda博士说。
该团队比较了装载sirna的LNPs的三种制备方法，以了解它们对分子结构和基因沉默效率的影响。方法包括预混合，其中siRNA和脂质使用微流体混合器混合;混合后(A)， siRNA与空LNPs在酸性条件下与乙醇混合;和混合后(B)，其中siRNA与空LNPs在无乙醇的酸性条件下混合。
虽然这三种方法得到的LNPs尺寸一致，约为50nm，并且siRNA与脂质含量的比例保持恒定，但LNPs内siRNA的分布却有显著差异。预混合法将siRNA和脂质同时混合，使得siRNA在LNPs内的分布更加均匀。
相比之下，后混合方法，将siRNA加入到预先形成的LNPs中，导致高和低siRNA浓度区域的不均匀分布。
“这种异质性可以显著影响siRNA的沉默效果。具有更均匀siRNA分布的LNPs更有可能将其治疗有效载荷有效地传递到靶细胞。这突出了优化制备条件以改善治疗结果的迫切需要，”上田博士解释说。
结果表明，预混合LNPs具有优越的基因沉默效应。在这些LNPs中，可电离脂质与siRNA紧密相关，形成堆叠的双层结构，增强基因沉默。
相比之下，混合后的LNPs显示出更加异质的结构，可能阻碍了它们与细胞膜融合的能力，降低了它们的治疗效果。
“这项研究可以通过加强基因疗法和rna药物来改善人们的生活。通过优化脂质纳米颗粒(LNPs)递送siRNA的方式，癌症、遗传疾病和病毒感染等疾病的治疗可能会变得更加有效。此外，它可以通过使RNA疫苗更稳定和减少副作用来提高RNA疫苗的效率和安全性，比如用于COVID-19的RNA疫苗。总的来说，这项研究有可能为患者带来更有效和更安全的治疗方法，”上田博士补充说。
展望未来，这些进步可能有助于发展更加个性化的医疗，为个体患者量身定制治疗方案。增强的药物输送系统还可以降低成本并增加获得创新疗法的机会，从而使更广泛的人群受益。
