让RNAi疗法成为可能，张辰宇团队开发下一代RNAi治疗技术

强驴

生物世界2021-03-31 18:06:04

撰文 | 王聪

RNA干扰（RNAi）通过特异性靶向信使RNA（mRNA），实现对相应蛋白质表达的抑制，2006年，RNAi机制的发现者斯坦福大学的Andrew Fire和麻省大学的Craig Mello荣获诺贝尔生理学或医学奖。

RNAi能够调控与疾病相关的基因的表达，因此被认为可作为一种有前途的治疗工具，尤其是那些使用传统方法难以成药的基因。

但是，RNAi疗法遇到了许多问题，并且在临床转化过程中远远落后于预期。RNAi疗法经历了两个发展阶段：

第一阶段是合成裸露的小干扰RNA（siRNA）或化学修饰的稳定siRNA，并通过直接注射递送，但是这种方法难以有效通过生物屏障并到达靶基因。

第二阶段是通过各种递送载体（例如纳米脂质颗粒、阳离子聚合物、病毒载体等）提高siRNA的体内递送效率。

2018年，FDA批准了Alnylam制药公司多年研究开发的RNAi药物Patisiran。用于遗传性ATTR淀粉样变性成人患者第1阶段或第2阶段多发性神经病的治疗。这是全球第一个RNAi生物技术药物，标志着RNAi治疗时代的到来。

尽管有了一些成功的案例，但总体而言，siRNA的体内递送仍然是RNAi药物发展的主要障碍。当前递送策略的共同特征是在体外将siRNA与载体或配体预组装。然而，这些人工复合物经常受到诸如免疫相容性低、毒性高、循环稳定性不足和组织可及性受限的问题困扰。

因此，开发安全、精确和有效的siRNA递送平台，对于下一代RNAi疗法至关重要。

2021年3月29日，南京大学生科院张辰宇教授、陈熹教授、闫超教授、李菁副教授作为共同通讯作者，在 Cell Research 发表了题为：In vivo self-assembled small RNAs as a new generation of RNAi therapeutics 的研究论文。

研究团队设计了可组合和可编程的遗传电路，这些电路使用肝脏作为组织底盘，将外源siRNA的自我组装引导到分泌性外泌体中，并促进体内自组装siRNA的系统/靶向递送。

在这项研究中，研究团队设计了可组合和可编程的遗传电路，该遗传电路能够重编程宿主肝脏，以指导siRNA的合成和自组装成分泌性外泌体，并通过循环外泌体促进siRNA的体内递送。

通过组合不同的遗传电路模块，体内组装的siRNA被系统地分布到多个组织或靶向特定组织（例如大脑），从而在这些组织中诱导有效的靶基因沉默。

为了证明该策略的治疗价值，研究团队在多种疾病相关的关键靶基因上进行验证，例如肺癌中的EGFR/KRAS基因，胶质母细胞瘤中的EGFR/TNC，以及肥胖症中的PTP1B。

静脉注射CMV-siR-EGFR能够显著减少原位肺癌模型中的肿瘤形成，延长小鼠寿命。静脉注射CMV-siR-KRAS同样。

静脉注射CMV-RVG-siR-EGFR+TNC可将siRNA有效递送至小鼠大脑并抑制胶质母细胞瘤生长，并显著延长小鼠寿命。

静脉注射CMV-RVG-siR-PTP1B，能够恢复肥胖小鼠模型的瘦素和胰岛素敏感性，减少肥胖并增加能量消耗。

这些实验结果表明，该体内自组装siRNA策略能够有效沉默上述关键靶点，并对肺癌、胶质母细胞瘤、肥胖症等三种典型疾病产生显著治疗效果。

总而言之，这项研究在异质动态体内环境中诱导了可控和可预测的siRNA自组装和递送，并能够精确调控基因表达。

这项最新技术具有重大理论意义和转化价值，提供了一种可行的策略来克服RNAi体内治疗应用的最重要障碍，让RNAi疗法治疗从癌症到代谢疾病成为可能。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41422-021-00491-z