利用肺部超大表面积进行基因治疗 吸入mRNA微粒补偿囊性纤维化基因缺陷具显著递送优势。

俄勒冈州立大学的研究人员开发了一种设备，能够雾化可吸入纳米微粒，通过吸入方式让携带能修复囊性纤维化患者CFTR基因缺陷的mRNA的纳米微粒进入肺泡表面开展基因治疗，创新的药物输送有可能改善遗传性肺部疾病(如囊性纤维化)患者的基因治疗。

　　

囊性纤维化是一种进行性遗传疾病，导致持续肺部感染，在美国每年新增1000例新病例。囊性纤维化跨膜传导调节基因(CFTR)的缺陷导致了这种疾病，其特征是肺部脱水和粘液积聚，阻塞了气道。

新冠疫苗利用脂质纳米颗粒携带的mRNA指示细胞制造病毒刺突蛋白、从而引发身体的免疫反应。mRNA纳米微粒也有望作为囊性纤维化的一种治疗方法，补偿患者缺陷基因。利用肺部广阔的表面积进行基因治疗，通过吸入途径将携带能修复囊性纤维化患者CFTR基因缺陷的mRNA的纳米微粒直接递送到肺泡表面，具有明显的递送优势，是很有吸引力的设想。

采用振动网技术的临床雾化器是将液体药物转化为气雾剂的标准选择。然而，由于剪切应力，传统雾化技术对包裹基因治疗mRNA的纳米颗粒会造成严重损坏，阻碍了它们封装mRNA的能力，导致它们聚集在肺部的某些区域，而不能均匀地扩散。俄勒冈州立大学药学院的教授Gaurav Sahay领导的团队开发了一种微流体雾化平台（MAP），它可以保留脂质纳米颗粒的结构和理化完整性，避免了颗粒聚集、mRNA 封装损失和纳米颗粒形态变形等问题。动物实验表明，吸入这些雾化纳米颗粒的小鼠肺部特异性 mRNA 成功转染，且没有观察到毒性迹象。新的微流体雾化平台能够精确有效地输送雾化纳米颗粒，从而能够安全有效地将 mRNA 递送到呼吸系统。新设备有望改善遗传性肺病(如囊性纤维化)患者的基因治疗，推动肺部基因治疗的进步。这项研究发表在《ACS Nano》上。

作者视角

药学教授Gaurav Sahay表示，四年前，俄勒冈州一家名为Rare Air Health Inc.的初创公司联系了他，希望利用微流体技术雾化和输送脂质纳米颗粒。Sahay的实验室将脂质纳米颗粒(LNPs)作为基因传递载体，重点研究囊性纤维化。“当Rare Air找到我时，我认为该设备可能非常适合我们的目的，随后进行的广泛研究表明，与临床使用的振动网状雾化器相比，该设备在产生雾化纳米颗粒方面具有优势。”“该设备不会让纳米颗粒聚集，并且可以比现有技术更精确地传递mRNA。另一个很酷的事情是，该设备可以数字控制，Rare Air正在开发供人类使用的原型。”

“我们使用了一种新型的微流控芯片，它有助于产生携带纳米颗粒的气流，并且不会产生任何剪切应力，”Sahay说。“这种设备的原理与喷墨墨盒的“喷墨”方式相似。”肯塔基州列克星敦Funai微流体系统公司的科学家也参与了合作。Funai专注于喷墨技术和大规模生产这些芯片，他们密切合作，使该设备适合雾化。“这项研究表明，新设备和药物配方科学之间的结合可能会对人类健康产生巨大影响。”