信使RNA可以诱导细胞产生治疗性蛋白质，对治疗各种疾病具有很大的希望。到目前为止，这种方法的最大障碍是找到安全有效的方法将mRNA分子递送到靶细胞。

在一项可能导致肺病新疗法的进展中，麻省理工学院的研究人员现在设计了一种可吸入形式的mRNA。研究人员说，这种气溶胶可以直接用于肺部，以帮助治疗囊性纤维化等疾病。

“我们认为通过吸入传递mRNA的能力可以让我们治疗一系列不同的肺部疾病，”麻省理工学院化学工程系副教授丹尼尔安德森说，他是麻省理工学院科赫综合癌症研究所的成员。医学工程与科学研究所(IMES)，该研究的高级作者。

研究人员表明，它们可以诱导小鼠肺细胞产生靶蛋白 - 在这种情况下，是一种生物发光蛋白。研究人员说，如果使用治疗性蛋白质可以达到相同的成功率，那么它可能足以治疗许多肺部疾病。

麻省理工学院前麻省大学博士后现任伦敦帝国理工学院助理教授的Asha Patel是该论文的主要作者，该论文发表在1月4日的“高级材料”杂志上。该论文的其他作者包括James Kaczmarek和Kevin Kauffman，他们都是麻省理工学院最近获得博士学位的人;科赫研究所的研究科学家Suman Bose;Faryal Mir，前麻省理工学院技术助理;Translate Bio首席技术官Michael Heartlein;Translate Bio研发高级副总裁Frank DeRosa;和罗伯特兰格，麻省理工学院David H. Koch研究所教授和科赫研究所成员。

吸入治疗

信使RNA编码遗传指令，刺激细胞产生特定蛋白质。许多研究人员一直致力于开发mRNA来治疗遗传性疾病或癌症，主要是通过将患者自己的细胞转变为药物工厂。

由于mRNA很容易在体内分解，因此需要在某种保护载体内运输。安德森的实验室以前设计的材料可以提供mRNA和另一种称为RNA干扰(RNAi)的RNA治疗肝脏和其他器官，其中一些正在进一步开发用于患者可能的检测。

在这项研究中，研究人员希望创造一种可吸入形式的mRNA，这种分子可以将分子直接输送到肺部。许多用于哮喘和其他肺部疾病的现有药物都是经过特殊配方的，因此可以通过吸入药物喷洒粉末颗粒的吸入器或喷雾器来吸入，这些药物会释放含有药物的气溶胶。

麻省理工学院的团队着手开发一种能够在气溶胶输送过程中稳定RNA的材料。以前的一些研究已经探索了一种叫做聚乙烯亚胺(PEI)的材料，用于将可吸入的DNA输送到肺部。然而，PEI不易分解，因此对于mRNA治疗可能需要的重复给药，聚合物可能累积并引起副作用。

为了避免这些潜在的副作用，研究人员转向了一种带正电荷的聚合物，称为超支化聚(β氨基酯)，与PEI不同，它是可生物降解的。

团队创建的粒子由直径约150纳米的球体组成，聚合物和mRNA分子混合在一起，编码荧光素酶，一种生物发光蛋白。研究人员将这些颗粒悬浮在液滴中，并使用喷雾器将它们作为可吸入的雾气输送给小鼠。

“呼吸被用作一种简单但有效的肺部输送途径。一旦气溶胶液滴被吸入，每个液滴中的纳米颗粒进入细胞并指示它从mRNA中产生特定的蛋白质，”Patel说。

研究人员发现小鼠吸入mRNA后24小时，肺细胞产生生物发光蛋白。随着mRNA的清除，蛋白质的量逐渐下降。研究人员能够通过给予小鼠重复剂量来维持稳定的蛋白质水平，如果适合治疗慢性肺病，这可能是必要的。

分布广泛

对肺的进一步分析显示，mRNA在肺的五个肺叶中均匀分布，并且主要由沿肺表面排列的上皮肺细胞摄取。这些细胞与囊性纤维化以及由表面活性蛋白缺乏引起的其他肺部疾病如呼吸窘迫综合征有关。在她在伦敦帝国理工学院的新实验室中，Patel计划进一步研究基于mRNA的疗法。

在这项研究中，研究人员还证明纳米粒子可以冷冻干燥成粉末，这表明可以通过吸入器而不是雾化器输送它们，这可以使药物更方便患者。

TranslateBio是一家开发mRNA疗法的公司，部分资助了这项研究，并且还开始在囊性纤维化患者的1/2期临床试验中测试可吸入形式的mRNA。该研究的其他资金来源包括英国工程和物理科学研究委员会以及国家癌症研究所的科赫研究所支持(核心)资助。