m6A修饰技术提升外泌体小核酸药物载荷能力
2025-01-30 17:22
No.1334574506945290240
技术概要
PDF全文
本技术介绍了一种通过m6A修饰来增强外泌体对小核酸药物的载量的方法。该方法通过对外源核酸进行m6A修饰,有效提高了细胞分泌的外泌体中核酸的载荷量。本发明旨在提供一种简便而有效的方法,以增强外泌体在小核酸药物递送中的应用潜力。
背景技术
传统的药物主要作用于相应的分子靶点(如激酶、受体、离子通道和转运体等蛋白质靶标)、生物学途径或细胞过程,从而达到治疗疾病的药理作用。小分子化合物和抗体是当前医疗用药的主要形式和药物开发的方式。但是只有10-14%的蛋白质可以成为小分子化合物或抗体的作用靶点。这限制了小分子化合物和抗体在药物开发中的可能性。然而RNA治疗有望扩大药物靶点的范围,包括传统蛋白质和以前无法成为药物靶点的转录本和基因。与其他传统药物相比,核酸药物表现出一些独特的特征。例如,核酸药物通常以注射的方式给药,而且在体内多次循环使用使得给药频次更低。此外,核酸药物还具有生产制备工艺相对简单和研发周期短(不需要大规模的药物筛选过程)的优势。RNA治疗包括使用可编码RNA(如mRNA)和非编码RNA(如小干扰RNA(siRNA)、microRNA(miRNA)、反义寡核苷酸(ASO)、核酸适配体(aptamer)、核酶(ribozyme)和引导RNA(guide RNA(gRNA)等)。这些核酸具有不同的结构特点和作用机制。ASO、siRNA和miRNA通过碱基互补配对原则靶向mRNA或pre-mRNA,通过基因沉默抑制靶蛋白的表达从而实现治疗疾病的目的。mRNA分子进入细胞然后翻译成目标蛋白质,可以用于蛋白质替代治疗或疫苗接种。尽管核酸药物具有很好的治疗,但也面临一些挑战。由于核酸通常分子量较大(单链ASOs~4-10kda,双链siRNA~14kda),且携带负电荷,所以很难有效地进入细胞。此外,裸核酸在血液中容易被核酸酶降解,还能激活一些免疫识别受体如TLR3/7/8。这些因素限制了核酸药物的治疗潜力。为了克服核酸递送的障碍,核酸药物需要特殊的递送系统,以保护寡核苷酸不被降解,最大限度地传递到靶细胞。外泌体是经由多泡体(MVBs)与质膜融合以后释放到细胞外,直径介于50-150nm之间的膜性囊泡状小体。外泌体内部含有多种生物学大分子,包括蛋白质、核酸和磷脂等。外泌体具有丰富的生物学功能,可作为细胞间物质和信号通讯的重要途径。外泌体可在细胞间传输各种各样生物大分子,因此作为一种物递送方式,具有显著的先天优势:首先,外泌体是“天然驯化”的纳米载体,本身内含多种有效成分,因此可以适用的负载药物成分类型非常丰富,包括小分子、核酸和重组蛋白等。其次,外泌体是内源性的纳米颗粒,免疫源性较低,因此安全性高。在目前已披露的相关临床试验结果中,不难发现,不同来源的外泌体,均表现良好的安全性。第三,外泌体可以循环至人体所有的腔室,具有比较好的组织选择性。在研究CNS疾病时候,很多研究人员会考虑使用外泌体,因为其或可能透过血脑屏障,完成对中枢神经的药物递送。最后,可以对外泌体进行复杂的工程化改造,通过基因或者化学等方式,对外泌体的成分以及生物学功能进行调控,从而能够更好的服务于我们的治疗目的。然而外泌体里面的特定的核酸分子,丰度非常低。平均一个外泌体里含有不超过一个拷贝的小RNA;平均10个外泌体才会渲染一个拷贝的mRNA;需要10-100个外泌体会有一个拷贝的高丰度的miRNA;而涉及到特殊的mRNA,甚至需要1万-10万个外泌体才能得到一个拷贝。按照50kg成年人的给药量来计算,需要1014 剂量的siRNA,而考虑到现在的外泌体载量,要想有效成分能够在受体细胞里面发挥相应的生物学作用,外泌体的用量就会非常的高。因此,提升有效成分的载量成为外泌体核酸递送研究的首要且关键挑战。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
曾科  梁宏伟  吕宁成  渠爽
技术所属: 南京大学
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