mRNA(信使核糖核酸)是分子生物學(xué)中心法則中的關(guān)鍵分子。近年來(lái),以mRNA疫苗為代表的mRNA遞送技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的前沿領(lǐng)域迅速擴(kuò)展,尤其是在預(yù)防或治療蛋白質(zhì)表達(dá)異常相關(guān)疾病方面展現(xiàn)出巨大潛力。然而,mRNA的易被降解特性使其需要遞送系統(tǒng)來(lái)保護(hù)其進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞。此外,mRNA的非肝器官(如肺、脾臟等)靶向遞送仍面臨較大挑戰(zhàn)。因此,開(kāi)發(fā)新的具有不同器官靶向mRNA遞送性能的載體材料,對(duì)拓寬mRNA療法的應(yīng)用范圍具有重要意義。
圖1 IAJD及其與mRNA共組裝形成DNP示意圖
基于單組分可離子化兩親性Janus樹(shù)枝狀大分子(IAJD)的mRNA遞送系統(tǒng)因其良好的穩(wěn)定性和高效的遞送效率而嶄露頭角。IAJD是一種新型的mRNA遞送載體,由親水和疏水枝狀結(jié)構(gòu)組成,利用一步“注射”的自組裝方法將其與mRNA共組裝可以得到封裝mRNA的樹(shù)枝狀大分子囊泡納米顆粒(dendrimersome nanoparticle, DNP)。近日,華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張大朋教授/李永生教授團(tuán)隊(duì)聚焦IAJD這一新型mRNA遞送平臺(tái),在Angewandte Chemie International Edition發(fā)表題為"One-Component Ionizable Amphiphilic Janus Dendrimers for Targeted mRNA Delivery"的minireview,系統(tǒng)綜述了IAJD的設(shè)計(jì)、合成、mRNA遞送以及器官靶向遞送性能。文章的第一作者是華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生朱鵬宇。
不同的IAJD分子能夠高效地將mRNA遞送到肝臟,以及肺、脾臟和淋巴結(jié)等多個(gè)器官,為治療特定器官疾病mRNA藥物的研發(fā)提供了新的思路。例如,脾臟和淋巴結(jié)是人體重要的免疫器官,它們?cè)诿庖呒?xì)胞的激活和免疫反應(yīng)的發(fā)生中起著關(guān)鍵作用。將 mRNA 遞送到脾臟和淋巴結(jié),可以激活免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特異性的免疫反應(yīng),這對(duì)于開(kāi)發(fā)新型疫苗和免疫療法具有重要意義。一系列的IAJD分子均表現(xiàn)出脾臟和淋巴結(jié)優(yōu)先靶向的性質(zhì)(圖2)。通過(guò)對(duì)分子結(jié)構(gòu)分析和體內(nèi)遞送效應(yīng)優(yōu)化發(fā)現(xiàn),不對(duì)稱(chēng)的偶數(shù)/偶數(shù)疏水鏈配對(duì)表現(xiàn)出更加特異的脾臟靶向遞送性質(zhì),而在對(duì)稱(chēng)的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)中則觀察到肝臟和脾臟均有分布的現(xiàn)象。然而,這種脾臟靶向遞送的潛在機(jī)制仍未明確。
圖2 代表性脾臟和淋巴結(jié)靶向IAJDs及其小鼠體內(nèi)遞送熒光素酶mRNA效果
肺是人體呼吸系統(tǒng)的核心器官,對(duì)于肺部疾病的治療,如急性肺損傷、肺癌等,將mRNA精準(zhǔn)遞送到肺部組織以實(shí)現(xiàn)局部的蛋白表達(dá),是一種有很有希望的治療策略。許多IAJD分子展現(xiàn)出了優(yōu)異的肺部靶向遞送效果(圖3),其中IAJD34在小鼠體內(nèi)遞送螢火蟲(chóng)熒光素酶mRNA至肺部后,表達(dá)出的熒光強(qiáng)度達(dá)到了1.5*108 p/s。最近已經(jīng)有將IAJD34用于TGF-β mRNA肺部靶向遞送的研究,證明了基于IAJD的肺靶向mRNA遞送系統(tǒng)在治療急性肺損傷等肺部疾病方面的巨大潛力。
圖3 代表性肺部靶向IAJDs及其小鼠體內(nèi)遞送熒光素酶mRNA效果
這篇minireview系統(tǒng)總結(jié)了IAJD載體在器官靶向mRNA遞送領(lǐng)域的研究進(jìn)展,并討論了IAJD結(jié)構(gòu)與器官靶向遞送效果的構(gòu)效關(guān)系。需要說(shuō)明的是,IAJD作為一類(lèi)新型樹(shù)狀大分子基mRNA遞送平臺(tái),與成熟的脂質(zhì)納米顆粒(LNP)遞送系統(tǒng)相比,仍處于初步研究階段,但已顯現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用潛力。本工作通過(guò)系統(tǒng)總結(jié)關(guān)于IAJD以及代表性的樹(shù)狀大分子mRNA遞送載體的近期研究進(jìn)展,重點(diǎn)闡述IAJD的器官靶向mRNA遞送特性及其構(gòu)效關(guān)系,旨在為開(kāi)發(fā)更加高效的mRNA遞送平臺(tái)和新一代mRNA納米藥物提供啟發(fā)和指引。
論文信息:
One-Component Ionizable Amphiphilic Janus Dendrimersfor Targeted mRNA Delivery
Pengyu Zhu, Yongsheng Li*, Dapeng Zhang*
Angewandte Chemie International Edition. DOI: 10.1002/anie.202505304
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505304
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