综述：siRNA治疗药物的干粉吸入：肺部基因沉默的新策略

《Journal of Pharmaceutical Sciences》：Dry powder inhalation of siRNA therapeutics: Emerging strategies for pulmonary gene silencing

siRNA干粉吸入剂（DPI）的递送系统与制造技术研究及肺部屏障挑战

　　siRNA作为一种具有巨大治疗潜力的基因沉默工具，正在成为治疗肺部疾病的新希望。然而，将siRNA有效递送到肺部仍面临诸多挑战，如酶解、黏液清除、肺泡表面活性物质的相互作用、上皮屏障以及巨噬细胞的清除等。为克服这些障碍，干粉吸入（DPI）技术因其直接、非侵入性的给药方式、提高患者依从性以及增强siRNA稳定性而受到广泛关注。本文综述了siRNA DPI技术的最新进展，重点探讨了递送系统与制造工艺，并对如何克服肺部屏障及未来临床转化的前景进行了分析。

siRNA通过与特定的mRNA结合，实现对目标基因的沉默，从而达到治疗效果。这一机制为多种疾病的治疗提供了新的思路，尤其是在靶向治疗方面。目前，已有七种基于siRNA的药物获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准，主要用于治疗罕见的遗传性疾病和心血管疾病，如遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性、急性肝卟啉症和高胆固醇血症。其中，六种药物采用N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）连接作为递送平台，而另一种则采用脂质纳米颗粒（LNP）系统。这些药物主要通过沉默肝脏表达的基因发挥治疗作用，突显了肝脏作为RNAi治疗的理想靶器官。然而，尽管siRNA疗法在肝脏靶向方面取得了成功，但将其应用于其他组织，如肺部、心脏或中枢神经系统，仍然存在较大困难。此外，目前的siRNA疗法多用于罕见病和小患者群体，为了拓展其在更常见疾病中的应用，亟需进一步创新递送策略。

肺部作为人体最大的器官之一，具有较大的表面积、薄的肺泡上皮和密集的毛细血管网络，这些生理特征为局部和全身递送提供了有利条件。对于局部治疗，这些结构能够实现药物直接沉积在气道和肺泡细胞上，提高局部药物浓度，同时减少全身副作用，这对哮喘、慢性阻塞性肺病（COPD）和肺癌等疾病尤为重要。对于全身治疗，相同的结构有助于药物快速进入血液循环，同时绕过肝脏的首过代谢，从而保护核酸的完整性和活性。然而，尽管肺部具有这些优势，它仍然存在多种生物和物理屏障，可能阻碍siRNA的递送。这些屏障包括传导气道中的黏液纤毛清除、肺泡表面活性物质的存在、黏液层的阻碍以及上皮细胞间的紧密连接，限制了纳米颗粒的渗透。因此，为了提高siRNA在肺部的递送效率，需要合理的配方设计，以优化其在肺部的沉积和细胞摄取。

此外，siRNA的肺部递送仍面临配方和递送技术的挑战。传统的液体型吸入系统，如雾化器或加压定量气雾吸入器（pMDIs），常常存在配方不稳定、siRNA保护不足以及难以实现高效雾化等问题。因此，干粉吸入系统因其优越的稳定性、便携性和患者依从性而受到越来越多的关注。通过将负载siRNA的纳米颗粒转化为干粉形式，这些系统不仅能够保护siRNA免受降解，还能实现常温下的长期储存，并确保高效的肺部沉积。此外，干粉吸入系统避免了冷链储存和复杂的给药设备的需求，使其在资源有限的环境中尤为适用。同时，干粉的颗粒特性也可以进行调控，以达到最佳的空气动力学性能，从而确保药物能够有效沉积在肺部深处，实现更广泛的治疗作用。

为了实现高效的siRNA肺部递送，设计合理的纳米载体是关键。这些载体需要能够包裹和保护siRNA，使其免受酶解，同时促进黏液穿透，以避免被气道黏液层捕获。此外，载体还需要增强细胞摄取能力，并促进内体逃逸，以确保siRNA能够进入细胞质并发挥其基因沉默作用。在配方设计中，还需要考虑颗粒的大小、形状和表面特性，以优化其在肺部的沉积和穿透能力。例如，较小的颗粒能够更有效地穿透肺泡上皮，而较大的颗粒则可能被黏液清除，导致药物在肺部停留时间较短。因此，合理的颗粒设计对于提高siRNA的肺部递送效率至关重要。

在制造工艺方面，干粉吸入技术需要采用能够保持siRNA及其载体完整性的方法，同时确保颗粒具有良好的空气动力学特性。常用的制造方法包括喷雾干燥（SD）、喷雾冷冻干燥（SFD）、薄膜冷冻干燥（TFFD）以及冻干后进行粉末处理。这些方法各有其优缺点，需要根据具体的应用需求进行选择。例如，喷雾干燥是一种快速且经济的制造方法，适用于大规模生产，但可能对siRNA的结构造成一定的影响。喷雾冷冻干燥则能够更好地保持siRNA的稳定性，但成本较高且生产周期较长。薄膜冷冻干燥则适用于制备具有高纯度和良好物理性质的干粉，但对设备和技术要求较高。因此，在实际应用中，需要综合考虑这些制造方法的优缺点，选择最适合的工艺。

在克服肺部屏障方面，表面修饰和辅料选择是重要的策略。例如，通过在纳米载体表面引入特定的配体或修饰剂，可以增强其与肺部细胞的结合能力，提高细胞摄取效率。此外，选择合适的辅料可以改善颗粒的物理性质，如流动性、可压性和稳定性，从而确保干粉吸入系统的高效性和安全性。例如，使用适当的表面活性剂可以减少颗粒之间的聚集，提高其在肺部的沉积效率。而使用高分子材料或脂质材料作为辅料，则可以提供额外的保护，防止siRNA在运输过程中降解。因此，合理的表面修饰和辅料选择对于提高siRNA在肺部的递送效率具有重要意义。

尽管siRNA干粉吸入技术展现出巨大的潜力，但其临床转化仍面临诸多挑战。目前，尽管已有几种基于siRNA的吸入药物进入临床试验，如ALN-RSV01（针对呼吸道合胞病毒的裸siRNA）、Excellair?（针对哮喘的Syk siRNA）、Eluforsen/Q R-010（针对囊性纤维化的反义寡核苷酸）以及MRT5005（吸入的CFTR编码mRNA），但尚未有siRNA或mRNA药物通过干粉吸入技术成功上市。这表明，尽管在实验室研究中取得了显著进展，但在临床应用中仍需进一步优化配方设计、安全评估和规模化生产。因此，未来的研究应着重于解决这些问题，以推动siRNA干粉吸入技术的临床转化。

在临床转化过程中，优化配方设计是关键。这包括选择合适的纳米载体、辅料和表面修饰策略，以提高siRNA的稳定性和递送效率。此外，还需要考虑药物在体内的分布和代谢，以确保其在肺部的有效作用。例如，通过调整颗粒的大小和形状，可以提高其在肺部的沉积效率，而通过选择合适的表面修饰，可以增强其与肺部细胞的结合能力，从而提高细胞摄取率。同时，还需要对药物的安全性进行充分评估，以确保其在人体内的应用不会引发不良反应或毒性。此外，规模化生产也是siRNA干粉吸入技术临床转化的重要挑战。目前，许多制造方法仍然难以实现大规模生产，导致药物成本较高且供应受限。因此，未来的研究应着重于开发更加高效、经济和可持续的制造方法，以推动siRNA干粉吸入技术的广泛应用。

总之，虽然siRNA在治疗肺部疾病方面具有巨大的潜力，但其临床转化仍需克服诸多挑战，特别是在非肝脏靶向应用方面。干粉吸入技术为siRNA的肺部递送提供了一种直接、高效且易于推广的解决方案。通过合理的配方设计和制造工艺，可以提高siRNA的稳定性、保护性和递送效率，使其在肺部疾病治疗中发挥更大的作用。然而，为了实现这一目标，仍需进一步的研究和创新，特别是在克服肺部屏障、优化配方设计和规模化生产方面。只有通过不断的技术进步和科学探索，才能推动siRNA干粉吸入技术的临床转化，为肺部疾病的治疗提供新的希望和选择。