信使RNA(mRNA)治疗已成为生物技术领域最令人兴奋的研究方向之一。mRNA在疫苗中的成功应用展示了其设计和生产的快速性,研究人员目前正在探索mRNA在癌症、遗传性疾病以及许多其他疾病治疗中的应用。然而,一个主要挑战仍然存在:如何将脆弱的mRNA分子安全地递送到体内正确的细胞和组织?
韩国CHA大学(CHA University)的研究人员研究了细胞外囊泡(EVs)如何帮助解决这一问题。他们讨论了将EVs工程化为可编程载体的新策略,这些载体能够更有效地递送mRNA治疗药物。
细胞外囊泡是细胞自然产生的膜结合颗粒,由细胞释放。它们通常在细胞之间运输蛋白质、RNA、脂质和信号分子,作为身体通信系统的一部分。由于EVs是自然产生的,它们相比合成递送系统具有几个优势:它们通常具有生物相容性、免疫原性较低,并且能够穿过许多纳米粒子难以穿透的生物屏障。
研究人员描述了多种正在探索的改进基于EV的mRNA递送的方法。
一种策略涉及外源性装载,即在EVs产生后将mRNA添加到其中。电穿孔等方法利用电脉冲暂时打开膜并将货物装载到囊泡中。脂质融合方法以及其他化学或物理技术也正在开发中,以提高装载效率。
另一种策略是内源性工程,即对细胞进行基因改造,使其在形成过程中自然地将选定的mRNAs包装到EVs中。研究人员正在设计可编程装载系统,利用EV分选蛋白和RNA结合结构域来改善靶向性和货物选择。
研究人员还强调了旨在改善EV摄取后货物释放的方法。这些方法包括自切割系统、蛋白酶敏感模块,甚至光遗传学工具,这些工具可能帮助在EVs到达目的地后释放mRNA。
研究人员还在研究影响EV生产本身的方法。细胞培养条件、生物材料和基于设备的方法的改变可能会改变EV的生物发生并优化货物组成。
一个特别有趣的发展是将细胞外囊泡与合成纳米粒子结合的混合EV系统的创建。该综述重点介绍了融合性立方体-EV混合物,据报道它们实现了非常高的mRNA装载效率,同时改善了生物分布。这些系统甚至可能增强穿过血脑屏障等挑战性屏障的运输,为神经疾病治疗开辟了可能性。
尽管取得了这些进展,但在基于EV的mRNA疗法广泛用于临床之前,仍存在几个挑战。制造规模化、批次一致性、长期mRNA稳定性和监管要求仍然是重要的障碍。
尽管如此,工程化细胞外囊泡正成为研究中越来越重要的领域。它们的天然来源与可编程工程相结合,最终可能为下一代mRNA治疗提供更安全、更有效的递送系统。
Yoon H, Lee G, Jo J, Koo J, Kim EH, Choi HJ, Jung S, Shin Y, Oh KT, Lim C. (2026) 作为mRNA治疗可编程载体的细胞外囊泡精准工程。《国际纳米医学杂志》21: 595161。
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