综述：利用物理经皮给药方法递送RNA疗法的进展

《The Journal of the Economics of Ageing》：Advancements in delivering RNA therapies using physical transdermal drug delivery methods

RNA疗法（mRNA、siRNA、miRNA）通过物理经皮递送技术（微针、电穿孔、超声等）实现高效递送，克服皮肤屏障限制，兼具局部与系统性优势，并提升稳定性和患者依从性。

　　RNA疗法，包括mRNA、siRNA和miRNA，为治疗多种病理状况提供了巨大的潜力，从癌症到遗传疾病。然而，这些疗法的成功临床应用依赖于开发高效且对患者友好的递送系统。本文综述了物理经皮给药（TDD）方法在RNA疗法递送中的最新进展，探讨了其作为创新平台的应用前景。通过这些方法，RNA药物可以突破传统的给药障碍，实现局部和全身的递送，提高其稳定性和疗效，同时减少患者的不适感。文章还提供了这些方法的基本原理、机制及其优势的全面概述，并对近期文献中的研究进行了详细总结，强调了未来研究和临床应用的可能方向。

在过去的几十年里，市场上大多数药物是小分子或蛋白质类药物。小分子药物通常作为靶标蛋白的拮抗剂，例如酶或受体，或者通过干扰特定的生物过程来产生治疗效果。这些小分子药物具有诸多优势，如易于生产、良好的药代动力学特性以及能够穿透细胞膜。然而，它们的治疗潜力受到药物与靶标亲和力的限制，这种亲和力取决于靶标的存在、分子的大小以及极性等因素。同时，蛋白质类药物被广泛用于与靶标蛋白结合、替代功能异常的蛋白质或补充不足的蛋白质水平。然而，这些药物的一个显著挑战是大多数蛋白质分子太大，无法穿透目标细胞，限制了其应用范围，仅适用于目标分子位于细胞外或分泌的情况。

RNA疗法为这些传统方法提供了一种有前景的替代方案。RNA疗法可以更精确地针对疾病的内在机制，从而可能为患者带来更好的治疗效果。与传统的蛋白质或小分子药物相比，RNA疗法在成本和开发过程上具有优势，且已有多种RNA疗法获得美国食品药品监督管理局（FDA）的批准，另有大量药物正在进行不同阶段的临床试验，进一步验证了其在治疗多种疾病方面的潜力。然而，尽管有这些前景，RNA疗法在临床开发中仍需克服诸多挑战，以确保其成为可行的治疗手段。

目前，基于脂质纳米颗粒系统的注射制剂主导了RNA疗法的递送市场。这些新的注射系统避开了胃肠道（GI）和首过代谢的限制，从而克服了RNA疗法在稳定性方面的诸多问题。然而，注射方法也存在一些缺点，如患者在注射过程中感到不适和疼痛、对针头的恐惧以及需要专业医护人员操作。鉴于这些局限性，开发非注射式给药途径，如口服给药，正受到越来越多的关注。然而，RNA疗法的口服递送仍然是一个重大挑战。胃肠道的酸性环境、酶促降解以及保护性黏液层的存在，使得RNA分子在这一途径上不稳定且难以存活。相比之下，经皮给药（TDD）提供了一种非侵入性的替代方案。TDD，尤其是对于儿童和老年患者而言，是一种非侵入、无痛且易于使用的给药方式。它不仅提高了患者的依从性，还实现了药物的持续和可控释放，因此是RNA疗法递送的一个非常有前景的途径。皮肤真皮层中高浓度的免疫细胞进一步突显了TDD在基于基因的免疫治疗中的潜力，因为它可以实现局部（皮内）和全身（经皮）的遗传物质递送。

为了实现有效的TDD，治疗剂必须克服角质层（SC）的屏障功能，角质层是皮肤最外层，起到保护屏障的作用，防止外来分子进入体内。皮肤的解剖结构如图（1）所示。虽然皮肤比其他器官更容易接触，但通过皮肤递送RNA疗法仍然受到一定限制。这主要是由于角质层的屏障特性，它限制了分子量超过500 Da的分子的渗透，这对RNA疗法的高效递送构成了重大挑战。因此，选择合适的递送策略对于实现RNA疗法通过皮肤的潜力至关重要。已有多种技术被开发出来，以促进RNA分子通过角质层进入血液循环或实现局部效应。这些技术包括物理TDD技术（如机械、电和热技术）以及化学TDD技术（如脂质体、纳米颗粒和化学渗透增强剂）。化学和物理TDD技术在图（2）中进行了总结。化学TDD技术已被广泛研究和综述，以提高RNA疗法在皮肤中的渗透。因此，在本综述中，我们将重点放在物理TDD技术上，这些技术有助于提高RNA疗法通过皮肤的递送效率。物理TDD系统允许RNA分子穿透角质层进入表皮或真皮层，而这些层中分布着驻留的免疫细胞和靶标组织。与皮下、静脉或肌肉注射相比，物理TDD系统可以提供局部和可控的递送，从而减少系统性副作用，提高治疗的精准度。此外，物理TDD技术还能减少注射带来的疼痛、针头恐惧和感染风险，整体上提高患者的依从性。这些系统还提供了精确的剂量控制，并保护RNA分子免受降解，进一步增强其稳定性。

在本综述中，我们将总结所有在文献中被研究用于递送RNA疗法的物理TDD方法，包括微针、离子透入、电穿孔、声透入、喷射注射和激光辐射。RNA疗法包括多种功能性的RNA类型，如mRNA用于蛋白质表达，siRNA、miRNA和shRNA用于基因沉默，lncRNA和asRNA用于基因调控，saRNA用于增强表达，核酶和RNA适配体用于催化或结合活性，circRNA用于稳定的表达平台或调控功能，以及gRNA用于基于CRISPR的基因组编辑。在这些RNA类型中，只有mRNA、siRNA和miRNA被与物理TDD方法结合研究。circRNA因其闭环结构，提供了增强的稳定性和对外切酶降解的抵抗力，被认为是具有前景的RNA类型，但其在物理经皮给药方面的应用仍较为有限。这种有限的应用源于circRNA生物合成的复杂性、对其生物功能理解的不完整以及目前缺乏合适的递送平台。虽然已有少数研究探讨了circRNA在皮肤疾病中的应用，但截至目前，尚未有文献报道其通过物理TDD方法的递送。因此，本综述将集中于那些已显示出在物理TDD平台中应用的可靠性和实践可行性的RNA类型，特别是mRNA、siRNA和miRNA。近年来，物理TDD技术的进步主要集中在优化这些技术，以提高RNA疗法的渗透性，从而解决皮肤屏障带来的挑战。这些物理TDD方法——包括微针、离子透入、电穿孔、声透入、喷射注射和超声波——及其在RNA疗法中的应用，如mRNA、siRNA和miRNA，将在后续章节中进行详细讨论。

RNA疗法作为现代医学的重要组成部分，其发展不仅推动了治疗手段的多样化，也为精准医疗提供了新的思路。随着对RNA分子功能研究的深入，以及对递送技术的不断优化，RNA疗法的应用前景愈加广阔。然而，要实现其在临床中的广泛应用，仍需克服诸多技术难题，尤其是在经皮给药方面的挑战。物理TDD技术作为一类重要的递送手段，具有独特的应用优势，其发展对于RNA疗法的推广具有重要意义。本文将从多个角度探讨这些技术的原理、机制和应用现状，分析其在RNA疗法递送中的潜力与挑战，并展望未来研究和临床应用的方向。通过深入了解这些技术，可以为RNA疗法的临床转化提供理论支持和技术指导，推动其在治疗多种疾病中的应用。