肌肉注射靶向miRNA的antagomiRs实现全身组织递送:一种治疗多种疾病的新策略

【字体: 时间:2025年05月30日 来源:Molecular Therapy Methods & Clinical Development 4.6

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  本研究首次证实通过肌肉注射靶向miRNA(microRNA)的antagomiRs可实现全身性生物分布,其中靶向肌肉特异性miR-133b的antagomiR在多种组织中表现出显著积累和效能。该发现揭示了骨骼肌作为分泌器官参与miRNA介导的器官间通讯(inter-organ communication),为基于肌肉注射的寡核苷酸(oligonucleotide)全身递送提供了新思路。

  

肌肉注射antagomiRs的全身组织递送机制与治疗潜力

Abstract
骨骼肌不仅是运动和呼吸器官,更是通过细胞外miRNA(如miR-133b)参与组织间通讯的关键枢纽。本研究通过肌肉注射靶向miR-133b的antagomiR,首次证明其可抑制远端组织中的靶miRNA水平,且肌肉特异性antagomiR-133b的分布效能显著高于靶向泛表达miR-16的antagomiR-16。这一发现为开发新型寡核苷酸疗法奠定了基础。

Introduction
骨骼肌占体重的30%-40%,近年研究发现其通过分泌肌因子(myokines)、代谢物和细胞外囊泡(EVs)参与多器官通讯。miRNA作为短链非编码RNA,在体液中稳定存在,并与多种疾病相关。肌肉来源的EVs可携带miRNA调控远端器官(如心脏、肾脏)的基因表达。前期研究显示,肌肉注射antagomiR-133b可抑制邻近肌肉的靶miRNA,提示存在局部miRNA运输通路。

AntagomiR-133b的全身性抑制效应
通过小鼠胫骨前肌(TA)注射antagomiR-133b,发现注射部位TA的miR-133b水平下降89%,邻近肌肉(如EDL、比目鱼肌)抑制率达89%-95%。远端组织中,心脏和膈肌的抑制率为61%-65%,肾脏和肺部分别达86%和82%。值得注意的是,尽管肝脏中antagomiR-133b积累量最高,却未观察到显著靶标抑制,提示组织特异性效能差异。

AntagomiRs的序列依赖性分布
靶向泛表达miR-16的antagomiR在注射部位邻近肌肉中表现类似抑制效果(76%-86%),但在远端组织(如对侧TA、脑)中分布显著低于antagomiR-133b。无靶标设计的scramble寡核苷酸远端积累量最低,表明序列特异性影响运输效率。

静脉与肌肉注射的比较
静脉注射antagomiR-133b在肺、肾、胰腺中抑制效果更强(93%、88%、68%),而肌肉注射在对侧肢体肌肉中表现更优。两种途径在心脏和膈肌中的效果相似,提示肌肉注射可模拟系统性递送。

miR-133b mimic的分布特性
荧光标记的miR-133b mimic通过肌肉注射后,在肝脏积累量最高,脑部检测量显著高于antagomiRs(2.2 pmol)。但其总组织积累量仅为antagomiR-133b的20%,可能与双链结构有关。

Discussion
本研究揭示肌肉注射antagomiRs可通过潜在的内源性miRNA运输通路实现全身递送。肌肉特异性antagomiR-133b的高效分布提示存在序列导向的组织靶向机制,而scramble寡核苷酸的低积累量进一步支持这一假说。该发现为开发针对肌肉相关疾病(如肌营养不良)和全身性疾病的寡核苷酸疗法提供了新思路,同时规避了静脉注射的肝脏首过效应问题。未来研究可聚焦于优化寡核苷酸设计以增强脑部等难靶组织的递送效率。

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