mRNA(信使核糖核酸)是分子生物學中心法則中的關鍵分子。近年來,以mRNA疫苗為代表的mRNA遞送技術在生物醫學的前沿領域迅速擴展,尤其是在預防或治療蛋白質表達異常相關疾病方面展現出巨大潛力。然而,mRNA的易被降解特性使其需要遞送系統來保護其進入目標細胞。此外,mRNA的非肝器官(如肺、脾臟等)靶向遞送仍面臨較大挑戰。因此,開發新的具有不同器官靶向mRNA遞送性能的載體材料,對拓寬mRNA療法的應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樹枝狀大分子(IAJD)的mRNA遞送系統因其良好的穩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構組成,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的樹枝狀大分子囊泡納米顆粒(dendrimersome nanoparticle, DNP)。近日,華東理工大學材料科學與工程學院張大朋教授/李永生教授團隊聚焦IAJD這一新型mRNA遞送平臺,在Angewandte Chemie International Edition發表題為"One-Component Ionizable Amphiphilic Janus Dendrimers for Targeted mRNA Delivery"的minireview,系統綜述了IAJD的設計、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材料科學與工程學院博士生朱鵬宇。
不同的IAJD分子能夠高效地將mRNA遞送到肝臟,以及肺、脾臟和淋巴結等多個器官,為治療特定器官疾病mRNA藥物的研發提供了新的思路。例如,脾臟和淋巴結是人體重要的免疫器官,它們在免疫細胞的激活和免疫反應的發生中起著關鍵作用。將 mRNA 遞送到脾臟和淋巴結,可以激活免疫系統產生特異性的免疫反應,這對于開發新型疫苗和免疫療法具有重要意義。一系列的IAJD分子均表現出脾臟和淋巴結優先靶向的性質(圖2)。通過對分子結構分析和體內遞送效應優化發現,不對稱的偶數/偶數疏水鏈配對表現出更加特異的脾臟靶向遞送性質,而在對稱的對應結構中則觀察到肝臟和脾臟均有分布的現象。然而,這種脾臟靶向遞送的潛在機制仍未明確。
圖2 代表性脾臟和淋巴結靶向IAJDs及其小鼠體內遞送熒光素酶mRNA效果
肺是人體呼吸系統的核心器官,對于肺部疾病的治療,如急性肺損傷、肺癌等,將mRNA精準遞送到肺部組織以實現局部的蛋白表達,是一種有很有希望的治療策略。許多IAJD分子展現出了優異的肺部靶向遞送效果(圖3),其中IAJD34在小鼠體內遞送螢火蟲熒光素酶mRNA至肺部后,表達出的熒光強度達到了1.5*108 p/s。最近已經有將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及其小鼠體內遞送熒光素酶mRNA效果
這篇minireview系統總結了IAJD載體在器官靶向mRNA遞送領域的研究進展,并討論了IAJD結構與器官靶向遞送效果的構效關系。需要說明的是,IAJD作為一類新型樹狀大分子基mRNA遞送平臺,與成熟的脂質納米顆粒(LNP)遞送系統相比,仍處于初步研究階段,但已顯現出優異的應用潛力。本工作通過系統總結關于IAJD以及代表性的樹狀大分子mRNA遞送載體的近期研究進展,重點闡述IAJD的器官靶向mRNA遞送特性及其構效關系,旨在為開發更加高效的mRNA遞送平臺和新一代mRNA納米藥物提供啟發和指引。
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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