用于RNAi治疗高脂血症的热稳定电离类脂质纳米颗粒

2022年2月16日,北京理工大学医学分子科学与药物工程重点实验室Yuanyu Huang团队在《SCIENCE ADVANCES》上发表题为“Thermostable ionizable lipid-like nanoparticle (iLAND) for RNAi treatment of hyperlipidemia”的文章,开发了一种可用于临床的治疗高脂血症的耐高温siRNA给药系统。

 


在这篇文章中,云克隆蛋白【钙网蛋白(CALR)重组蛋白,RPB486Ra01】受到科研工作者的认可,荣登优秀国际期刊。




高脂血症表现为体内脂质或脂蛋白水平的升高,被认为是多种致命疾病的一个重要危险因素。高脂血症的发病通常伴有某些基因的异常表达,对这些基因进行特异性抑制,可以极大程度上改善疾病。小干扰RNA (siRNA)能够以序列特异性识别的方式特异性下调靶mRNA,在小分子和抗体药物无法靶向或无法药物治疗的疾病中具有广阔的应用前景。然而,不稳定性、较差的药代动力学特征、细胞内化不良和细胞溶质释放限制了 siRNA 疗法的广泛应用。为了解决这些问题,研究者开发了许多交付系统。其中,脂质纳米粒(LNP)因其成熟的工业制造技术、高细胞摄取、低细胞毒性和低免疫原性而成为最成功的递送系统之一。在这篇文章中,作者合理设计了一系列新型的可电离类脂材料,用于递送siRNA以达到治疗目的。


首先,作者基于三种不同的亲水头和三种疏水尾,合理设计了一个新型脂质库,合成了4种具有代表性的可电离脂类:A1-B3-7、A1-D1-5、A2-C1-8和A3-C1-8/D1-7。然后,作者在体外评估了这四种制剂在不同转染浓度下的转染效率,表明 A1-D1-5 制剂是在细胞中递送 siRNA 的最佳制剂,命名为iLAND。然后,作者研究了iLAND的物理化学性质。结果表明iLAND具有良好的理化性质、热稳定性和优异的siRNA转运效率。为了研究 iLAND 的转染行为,作者将 Cy5 标记的 siRNA (Cy5-siRNA) 封装到 iLAND 或 Lipofectamine 2000 (Lipo2000) 中,分别处理HepG2 细胞 4 小时,测定细胞摄取效率和细胞内分布。iLAND 表现出高内化和内体逃逸效率,细胞摄取效率、平均荧光强度(MFI)以及 siRNA 和内体/溶酶体的共定位与商业 Lipo2000 几乎相同。此外,作者继续确定 iLAND 进入细胞的内化途径。发现iLAND 的内化过程主要由小窝介导,而不依赖于大胞饮作用。


然后,作者通过体内成像研究了 siRNA@iLAND 的体内生物分布行为。数据表明 siRNA@iLAND 在吸收阶段和分布阶段迅速并主要在肝脏中积累,通过肾脏和肠道排泄,在心脏、肺和腺体中几乎没有积累。为了进一步了解 siRNA@iLAND 的体内性能,作者进一步评估了 ED50、基因沉默持续时间和安全性。注射siRNA@iLAND后,连续分析总TG、总CHO、高密度脂蛋白CHO(HDL-C)和LDL-C的浓度。这些参数的降低可以很好地维持 3 周。siNC@iLAND 没有引起明显的副作用,因为 siNC@iLAND 治疗动物的血清生化参数水平均保持在正常范围内,与PBS相比无显着差异。此外,使用不同剂量的siApoB@iLAND进行剂量依赖性测定,观察到 ApoB mRNA 的表达和血脂的降低显示出强烈的剂量依赖性模式。计算出 siApoB@iLAND 的 ED50低至 0.18 mg/kg。  


最后,在高脂肪饮食喂养的小鼠、db/db小鼠和人类APOC3转基因小鼠中,分别通过靶向血管生成素样3或APOC3的siRNA,实现了有效和持久的血清胆固醇和甘油三酯的降低,并显示出理想的安全性。所有结果表明,iLAND 构成了一个有前途的核酸递送平台,而siRNA@iLAND则是一个潜在的治疗药物,用于治疗高脂血症和预防随后的代谢疾病。