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王坚成团队在Journal of Controlled Release上发表综述文章:用于RNA 递送的非病毒载体

近期,0638太阳集团备用网址药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室王坚成团队在Journal of Controlled Release期刊2022年第342期上发表综述文章。随着RNA药物,尤其是使用脂质纳米颗粒 (LNP)递送mRNA的新冠疫苗的成功上市,RNA药物的发展受到越来越多的关注。

由于RNA药物在填补小分子药物靶点的成药空白、精准治疗和高效性等方面表现出的良好优势,RNA药物有望为更多疾病的治疗带来曙光[1-2]。然而,与许多小分子药物和蛋白质药物不同的是,RNA分子带负电荷且对体内无处不在的核酸酶敏感,同时其作用位点大多位于胞质内[3]。因此,克服RNA递送环节的重重障碍便成为制约RNA药物应用转化的主要难点,需要设计开发高效安全的递送载体(图1)。

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1 非病毒载体作为“运货卡车”可高效安全地在体内递送 RNA药物


因此,该团队在这篇综述中主要关注用于RNA递送的非病毒载体在临床前研究、临床试验和市场阶段的研究进展。针对体内递送RNA药物时存在的各类生物屏障(图2),分析归纳了非病毒递送体系对各递送环节存在问题的相应解决策略,并就已有的合成和仿生类载体进行了优劣势探讨以及未来展望思考。

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2 使用非病毒载体在体内递送 RNA 的细胞外和细胞内屏障


该研究的亮点总结:

·根据细胞内外RNA药物递送的生物屏障对非病毒载体设计进行分类

·概述了从临床前、临床试验和市场阶段的RNA药物的非病毒载体研究进展

·分别讨论了RNA药物递送的合成类和仿生类非病毒载体


在该综述中,研究人员系统回顾了已上市的RNA药物、临床实验和临床前研究的载体进展历程,对其有效保护RNA免受核糖核酸酶的降解、延长体内血液循环、促进RNA药物在特定组织中积累、增强RNA药物的细胞内化、避免胞内溶酶体降解、增强胞内释放等方面进行了综合的分析。也总结了目前研究较为瞩目的仿生类RNA药物递送系统的诸多优异特性,如良好的生物相容性、长循环特性、固有靶向性以及易编程/改造以赋予载体预期功能的特性等,并对其用于RNA药物的递送研究现状做了简单阐述。

目前,已上市有9ASO4siRNA2mRNA1种适配体药物,其中涉及的非病毒载体递送策略主要包括脂质纳米粒(LNP)和N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)的共价偶联。其中有三款基于LNPRNA药物,包括 Patisiran (ONPATTRO™)BNT162b2mRNA-1273(如表1);三款GalNAc偶联技术的siRNA药物,包括GivosiranLumasiranInclisiran,目前在治疗肝脏相关疾病方面具有显著优势,并且还有多款该体系药物处于临床实验阶段(如表2)。

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1 已上市RNA药物的载体处方成分

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2 已上市和临床试验中GalNac偶联技术的RNA药物


为了进一步促进更多的RNA药物的临床转化,需要平衡考虑 RNA 递送系统的安全性和有效性。用于RNA制剂的辅料或载体材料应具有生物相容性性,以避免辅料诱导的免疫激活。此外,稳定的封装和组织/细胞特异性靶向递送系统将有利于避免 RNA药物在非靶组织和细胞中引起不必要的毒性的生物效应。同时,RNA的有效内体逃逸和可控释放也有利于提高药物的细胞内浓度,从而减少脱靶效应和免疫刺激等浓度依赖性副作用。其他可能潜在的毒性还包括备受关注的正电荷相关的血浆蛋白聚集、免疫刺激和非特异性组织积累等问题[4]PEG诱导的加速血液清除现象(ABC[5],以及基于聚合物的递送系统的不可生物降解性、或者未知可降解片段诱导的体内代谢毒性等。未来仍需不断努力改进和开发成熟的递送系统策略,此外,RNA成本效益的评估、生产规模的扩大、批次间差异的控制和质量标准的制定也至关重要

仿生载体的优势为RNA药物在体内的递送模式提供了新的见解,使得仿生递送载体成为未来的发展趋势。与集成多功能模块合成非病毒载体的复杂性相比,仿生载体可以通过引入单个内源性模块获得复合的功能特征,具有良好的循环和生物相容性,且容易通过先天获得或后天修饰获得不同的靶向性能然而,目前市场上还没有基于仿生载体的RNA药物获批,仿生载体尚未实现临床转化的原因主要包括:异种生物成分潜在的免疫原性风险,由复杂的物质组成所引入的潜在副作用,批间差异大、规模化生产难度高等问题[6]。这些问题的解决和可用生物材料来源的进一步扩展,将推动仿生载体和RNA药物递送的发展,使得有价值的RNA药物真正造福临床患者。


【文章信息】

Yi Yan#, Xiao-Yu Liu#, An Lu, Xiang-Yu Wang, Lin-Xia Jiang, Jian-Cheng Wang*. Non-viral vectors for RNA delivery. Journal of Controlled Release 342 (2022) 241–279.

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.01.008


【作者信息】

0638太阳集团备用网址药学院王坚成教授为本文的通讯作者,18级博士研究生闫仪、19级直博研究生刘宵钰为本文的共同第一作者。

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王坚成,0638太阳集团备用网址药学院教授,博士生导师,药学院党委委员、0638太阳集团备用网址宁波海洋药物研究院副院长、天然药物及仿生药物国家重点实验室PI,科技部科技创新领军人才、教育部新世纪优秀人才,北京市科技新星,中国药学会药剂专业委员会委员,北京药学会药剂专业委员会副主任委员,《中华医学百科全书药剂学分卷》副主编,国家卫健委3D打印医学应用专家委员会委员,中国医药生物技术协会纳米生物技术分会委员,中国药学会继续教育工作委员会委员。主要研究领域涵盖:生物大分子药物(蛋白多肽和siRNA)体内给药系统研究、靶向性纳米药物递送系统研究。负责主持国家自然科学基金6项,承担国家重大新药创制儿童药研发技术平台等国家级和省部级项目5项,获新药证书1项,临床批件2件,专利证书17件,主译书籍《纳米粒药物输送系统》。


【参考资料】

[1] X.M. Anguela, K.A. High, Entering the Modern Era of Gene Therapy, Annu Rev Med 70 (2019) 273-288.

[2] M.H. Miname, V.Z. Rocha, R.D. Santos, The Role of RNA-Targeted Therapeutics to Reduce ASCVD Risk: What Have We Learned Recently?, Curr Atheroscler Rep 23(8) (2021).

[3] J. Soutschek, A. Akinc, B. Bramlage, K. Charisse, R. Constien, M. Donoghue, S. Elbashir, A. Geick, P. Hadwiger, J. Harborth, M. John, V. Kesavan, G. Lavine, R.K. Pandey, T. Racie, K.G. Rajeev, I. Rohl, I. Toudjarska, G. Wang, S. Wuschko, D. Bumcrot, V. Koteliansky, S. Limmer, M. Manoharan, H.P. Vornlocher, Therapeutic silencing of an endogenous gene by systemic administration of modified siRNAs, Nature 432(7014) (2004) 173-8.

[4] S. Dokka, D. Toledo, X.G. Shi, V. Castranova, Y. Rojanasakul, Oxygen radical-mediated pulmonary toxicity induced by some cationic liposomes, Pharmaceut Res 17(5) (2000) 521-525.

[5] A.S. Abu Lila, H. Kiwada, T. Ishida, The accelerated blood clearance (ABC) phenomenon: clinical challenge and approaches to manage, J Control Release 172(1) (2013) 38-47.

[6] D.D. Taylor, S. Shah, Methods of isolating extracellular vesicles impact down-stream analyses of their cargoes, Methods 87 (2015) 3-10.



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