新纳米颗粒可在肺部进行基因编辑

美国工程师设计了一种新型纳米颗粒，可用于肺部，在那里它可以传递编码有用蛋白质的信使RNA（mRNA）。随着进一步发展，这些颗粒能为囊性纤维化和其他肺部疾病提供可吸入的治疗方法。该研究3月30日发表在《自然·生物技术》上。

麻省理工学院化学工程系教授丹尼尔·安德森表示，这是首次证明RNA在小鼠肺部高效递送。研究人员希望它可用来治疗或修复一系列遗传疾病，包括囊性纤维化。

在一项对小鼠的研究中，安德森及其同事使用这些颗粒来传递编码CRISPR/Cas9成分的mRNA，这可能为设计治疗性纳米颗粒打开大门，这些纳米颗粒可剪掉并取代致病基因。

在新研究中，研究人员着手开发可靶向肺部的脂质纳米颗粒。这些颗粒由两部分分子组成：带正电荷的头基和长脂质尾巴。头基的正电荷有助于粒子与带负电荷的mRNA相互作用，并且还有助于mRNA从会吞噬粒子的细胞结构中逃逸。

同时，脂质尾部结构有助于颗粒通过细胞膜。研究人员为脂质尾巴提出了10种不同的化学结构，以及72种不同的头基。通过在小鼠实验中筛选这些结构的不同组合，研究人员能够识别出最有可能到达肺部的结构。

研究表明，可使用这些颗粒来传递编码CRISPR/Cas9成分的mRNA，这些成分旨在切断遗传编码到动物肺细胞中的停止信号。当停止信号被移除时，荧光蛋白的基因就会打开。测量这种荧光信号使研究人员能够确定成功表达mRNA的细胞百分比。

研究人员发现，在一剂mRNA之后，大约40%的肺上皮细胞被转染，两剂使水平超过50%，三剂达到60%。治疗肺部疾病最重要的目标是两种类型的上皮细胞——棒状细胞和纤毛细胞，每一种都以大约15%的比例被转染。

新颗粒也会迅速分解，使它们能够在几天内从肺部清除，并降低炎症的风险。如果需要重复剂量，颗粒也可多次输送给同一患者。团队现在正在努力使纳米颗粒更稳定，从而可使用雾化器吸入。