基于脂质纳米颗粒（LNP）进行mRNA递送是药物递送领域的研究热点，该技术在COVID-19 mRNA疫苗、抗肿瘤疫苗、罕见病基因治疗等领域取得了重要进展。尽管LNP递送技术有诸多优势，但其在靶向能力、冷链和储存的稳定性、假过敏样反应、应用场景的局限性等方面还存在不足。由于生理和病理体内微环境异常复杂，加之各类多层级生物屏障可能阻碍mRNA体内表达，有必要发展“非LNP类”的mRNA纳米载体，旨在满足不同应用情境的体内递送需求。值得一提的是，现有LNP技术的专利壁垒高，发展高效、安全的“非LNP类”mRNA纳米载体，寻找与之相对应的临床应用场景，有望突破LNP“一家独大”的现有格局。
近日，国家纳米科学中心孟幻研究员团队与中科院杭州医学所刘湘圣研究员团队合作，在Nano Letters上发表题为Engineered design of a mesoporous silica nanoparticle based nanocarrier for efficient mRNA delivery in vivo的研究论文。研究人员通过体内、体外迭代筛选，设计了适用于体内mRNA递送的、生物可降解的有机无机杂合纳米载体，即：阳离子聚合物包被的介孔二氧化硅。
通过构建纳米载体候选库，研究团队对纳米颗粒的尺寸、孔隙度、表面拓扑结构、长径比、阳离子聚合物的类型和正电荷密度、mRNA自组装流程等因素进行系统筛选，获得了体内高效的mRNA纳米二氧化硅载体。研究人员发现，该载体既可有效突破阻碍mRNA应用的细胞屏障（如：溶酶体），又可在活体水平实现体内高效、持续蛋白表达。值得一提的是，经过优化的mRNA载体在4℃下储存7天仍保持稳定性和活性，且具有一定的组织靶向能力，在胰腺和肠系膜有较高的富集。另外，团队已完成~10克/批次的稳定载体制备，并在小鼠和大鼠体内进行了跨物种的递送效果验证。纳米安全性分析显示，迭代设计的mRNA纳米硅载体安全性良好，生物可降解，无急性毒性和LNP常见的过敏样或促炎免疫反应。
国家纳米科学中心孟幻研究员，中科院杭州医学所刘湘圣研究员为该文章的共同通讯作者。国家纳米科学中心董姝文和冯振汉同学为该论文的共同第一作者。上述研究工作获得了国家重点研发计划纳米前沿重点专项、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目的支持。
图. 高效体内递送mRNA的有机无机杂合纳米硅载体设计
