纳米颗粒递送的RNA可减少神经炎症

一些Covid-19疫苗安全有效地使用脂质纳米颗粒(LNPs)将信使RNA传递到细胞。麻省理工学院的一项新研究表明，不同的纳米颗粒可以用于潜在的阿尔茨海默病(AD)治疗。在多种小鼠模型和培养的人类细胞的测试中，一种新定制的LNP配方有效地将小干扰RNA (siRNA)传递到大脑的小胶质细胞免疫细胞，以抑制与阿尔茨海默病过度炎症相关的蛋白质的表达。

在先前的一项研究中，研究人员表明，阻断PU.1蛋白活性的后果有助于减少阿尔茨海默病相关的神经炎症和病理。发表在《Advanced Materials》杂志上的新研究结果(影响因子29.4)通过直接抑制编码PU.1的Spi1基因的表达，实现了炎症的减少。更广泛地说，这项新研究还展示了一种将RNA传递到小胶质细胞的新方法，这是迄今为止难以定位的。

该研究的资深作者、皮考尔神经科学教授、皮考尔学习、记忆和衰老脑倡议研究所所长Li-Huei Tsai说，她假设LNPs可能是将siRNA带入小胶质细胞的一种方式，因为清除大脑废物的细胞有很强的吸收脂质分子的倾向。她与David Koch研究所教授Robert Langer讨论了这个问题，Robert Langer因其在纳米颗粒药物递送方面的开创性工作而闻名，他们决定用LNPs递送的siRNA来测试降低PU.1表达的想法。

“我仍然记得那天，我要求与鲍勃会面，讨论测试LNPs作为靶向炎性小胶质细胞的有效载荷的想法，”脑与认知科学系的教员Tsai说。“我非常感谢JPB基金会在没有任何初步证据的情况下支持这一想法。”

兰格实验室的研究生Jason Andresen和Tsai实验室前博士后William Ralvenius领导了这项工作，他们是这项研究的共同主要作者。Owen Fenton曾是兰格实验室的博士后，现在是北卡罗来纳大学Eshelman药学院的助理教授，他与Tsai和Langer共同通讯作者。Langer是化学工程、生物工程和科赫综合癌症研究所的教授。

完善一个粒子

测试siRNA是否可以治疗性地抑制PU.1表达的最简单方法是使用一种已经可用的传递装置，但该研究的第一个发现是，在实验室中，8种市售试剂中没有一种可以安全有效地转染培养的人类小胶质样细胞。

相反，团队必须优化LNP来完成这项工作。LNPs有四种主要成分，通过改变其中两种的结构，以及改变脂质与RNA的比例，研究人员能够提出七种配方进行尝试。重要的是，他们的测试包括在培养的小胶质细胞上试验他们的配方，这些小胶质细胞已经被诱导进入炎症状态。毕竟，在这种状态下，所提议的治疗方法是必要的。

在7个候选候选物中，研究小组命名为“MG-LNP”的候选物因其特别高的递送效率和测试RNA货物的安全性而脱颖而出。

在培养皿中起作用的东西有时在活体中不起作用，所以研究小组接下来在老鼠身上测试了他们的LNP配方的有效性和安全性。他们测试了两种不同的注射方法，体内注射或脑脊液(CSF)注射，发现脑脊液注射确保了更大的靶向小胶质细胞的效果，而不会影响其他器官的细胞。在7种制剂中，MG-LNP再次证明转染小胶质细胞最有效。兰格说，他相信有一天，这可能会为用纳米粒子治疗某些脑部疾病开辟新的途径。

靶向治疗

一旦他们知道MG-LNP可以在人类细胞培养和小鼠中向小胶质细胞传递测试货物，科学家们就测试了是否使用它来传递抑制PU.1的siRNA可以减少小胶质细胞的炎症。在细胞培养中，相对较低的剂量使PU.1的表达减少了42%(这很好，因为小胶质细胞至少需要一些PU.1才能存活)。MG-LNP转染确实没有对细胞造成任何伤害。它还显著降低了PU.1在小胶质细胞中表达增加的基因的转录，表明它可以降低多种炎症标志物。

在所有这些指标和其他指标中，MG-LNP的表现都优于一种名为RNAiMAX的市售试剂，科学家们对RNAiMAX进行了平行测试。

“这些发现支持使用MG-LNP介导的抗PU.1。siRNA递送作为神经炎性疾病的潜在治疗方法，”研究人员写道。

最后一组测试评估了MG-LNP在两种大脑炎症小鼠模型中传递siRNA的性能。在其中一个实验中，小鼠暴露于LPS，一种模拟感染并刺激全身炎症反应的分子。在另一个模型中，当一种名为CDK5的酶被一种名为p25的蛋白质过度激活时，小鼠表现出严重的神经变性和炎症。

在两种模型中，注射携带抗PU.1的MG-LNPs。1 siRNA降低了PU.1和炎症标志物的表达，与培养的人类细胞非常相似。

MG-LNP输送抗PU.1。siRNA可以潜在地用于全身性炎症小鼠和ad样神经炎症的CK-p25小鼠模型的抗炎治疗，”科学家们总结道，称这些结果为“原理证明”。在对人类患者进行试验之前，还需要进行更多的测试。

Nanoparticle-mediated Delivery of Anti-PU.1 Sirna via Localized Intracisternal Administration Reduces Neuroinflammation