JACS|实验室王育才教授团队:数据驱动实现肺/脾选择性mRNA递送

JACS|实验室王育才教授团队:数据驱动实现肺/脾选择性mRNA递送

2026-04-12来源:免疫应答与免疫治疗全国重点实验室

近日,免疫应答与免疫治疗全国重点实验室王育才教授团队在国际顶级化学期刊Journal of the American Chemical Society《美国化学会志》发表最新研究成果,提出了一种数据驱动的递送系统设计策略,实现了mRNA对体内不同器官的精准递送。 

该研究通过构建聚合物-脂质一体化纳米颗粒平台并结合定量建模方法,为RNA药物递送系统提供了新的工程化设计思路,有望推动RNA治疗技术突破传统递送瓶颈。



mRNA药物发展的核心挑战仍然是递送




近年来,mRNA技术在体内CAR-T、肿瘤免疫治疗、预防疫苗和基因编辑领域取得了快速发展。然而,递送系统仍然是mRNA药物临床应用的关键限制因素。目前广泛使用的脂质纳米颗粒(LNP在静脉给药后通常呈现明显的肝脏富集效应,这在一定程度上限制了mRNA药物在肺部疾病、免疫疾病以及肿瘤治疗等领域的应用。

如何实现mRNA药物在体内的器官和细胞选择性递送,是mRNA治疗技术进入下一阶段发展的关键问题。



可编程的mRNA递送纳米平台




针对这一挑战,研究团队开发了一种聚合物-脂质一体化纳米颗粒(PolymerLipid Integrated Nanoparticles, PLIN)递送平台该体系通过聚合物与脂质材料的协同结构设,显著拓展了纳米颗粒组成调控空间,使mRNA递送系统能够实现更灵活的器官选择。更重要的是,研究团队将设计实验与回归模型分析引入纳米递送系统开发,只需通过少量代表性配方实验,就可以建立起纳米颗粒组成与体内器官递送之间的定量预测模型。

这一方法一改传统依赖大量试错筛选的开发方式,继而转变为数据驱动的可预测设计模式。


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采用I-optimal实验设计(DOE)框架构建模块化聚合物-脂质整合纳米颗粒(PLIN)平台,实现器官特异性mRNA递送的整体示意图




实现肺与脾脏的高选择性递送






基于该模型研究团队成功设计出多种具有显著器官靶向特性的纳米递送体系。在体内实验中,所设计的纳米颗粒能够实现:

高达91%的肺部靶向递送效率;

高达96%的脾脏靶向递送效率;

研究还发现,不同纳米颗粒在体内形成的蛋白冠(protein corona)差异,是影响器官靶向性的关键机制之一这一发现为理解纳米药物的体内递送行为提供了新的重要线索。

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回归模型指导下的器官选择性优化




展示多种mRNA治疗应用潜力




为了验证该平台的应用价值,研究团队在多个疾病模型中进行了功能验证。

研究结果表明PLIN递送体系不仅能够实现器官特异性的基因编辑,还可以应用于肺部炎症治疗以及肿瘤免疫等多种mRNA应用

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器官选择性mRNA-PLIN实现肺或脾脏中的Cre介导基因编辑




无需配体修饰,产业转化优势显著





相比依赖抗体或肽配体修饰的传统靶向策略,该研究提出的纳米递送体系无需额外配体修饰,仅通过纳米颗粒组成比例调控即可实现器官选择性递送,在制造复杂度和产业转化方面具有明显优势。

随着mRNA药物不断拓展新的治疗领域,突破肝脏递送限制、实现器官精准递送已成为行业发展的重要方向此次研究提出的数据驱动设计框架,为mRNA递送系统的开发提供了新的工程化路径,有望推动mRNA药物从肝脏递送时代迈向器官精准递送时代


原文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c22504


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