作者:施进军等 来源:《自然—材料》 发布时间:2023/3/29 16:53:30
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水凝胶用于RNA装载和控释的生物医学应用

 

2023年3月20日,美国哈佛医学院布列根妇女医院的施进军教授团队在Nature Materials期刊上发表题为“Hydrogels for RNA delivery”的综述文章。

基于RNA的疗法在很大程度上取决于对RNA使用化学修饰、配体缀合或非病毒纳米粒子来提高RNA稳定性并促进细胞内递送。与分子水平或纳米级的方法不同,宏观水凝胶是柔软的、遇水膨胀的三维结构,具有生物降解性、可调理化性质和可注射性等显著特征,最近它们在RNA治疗中的应用引起了广泛关注。具体来说,可以用设计水凝胶来对RNA释放进行精确的时空控制,最大限度地减少全身毒性并提高体内疗效。该综述全面概述了用于RNA装载和控释的水凝胶,介绍了它们的生物医学应用,并对RNA递送这一激动人心领域的机遇和挑战提出了一些看法。

论文通讯作者是João Conde、施进军教授,第一作者是Ruibo Zhong, Sepehr Talebian, Bárbara B. Mendes。

到目前为止,siRNA和mRNA疗法主要被临床批准用于不同的疾病,还有许多其他疗法正在进行临床试验。尽管RNA具有相当大的治疗潜力,但其体内递送存在局限性,包括酶敏感性、细胞外和细胞屏障,以及难以运输到货物活跃的亚细胞区室。因此,大多数临床阶段的RNA疗法基于化学修饰(硫代磷酸酯键)、配体缀合(N-乙酰半乳糖胺(GalNAC))或非病毒纳米颗粒(NP)递送(脂质NP)。尽管这些方法能够提高RNA的稳定性,改善药代动力学,但是仍有自身的局限性。水凝胶由水溶胀的三维网络组成,具有类似天然细胞外基质的特性,生物可降解,理化性质可调,可注射性等显著特征,使其可用于组织工程、药物输送、细胞形态发生等领域。水凝胶独特的物理化学特性使其成为一种极具吸引力的RNA递送系统。最近已经有大量努力来探索使用水凝胶进行RNA递送,从基因沉默和蛋白质替代到免疫调节的各种生物医学应用。

哈佛医学院布列根妇女医院的施进军教授团队从水凝胶用于RNA递送的历史开始,详细对比了RNA在水凝胶中的装载方式,包括直接装载裸RNA和装载RNA纳米载体复合物,然后进一步讨论了水凝胶控释的设计(持续释放或刺激响应释放),最后列举了一些水凝胶递送RNA在生物医学应用中的具体应用,范围从组织再生到癌症治疗。文章讨论的研究表明,水凝胶系统不仅能够持续局部递送RNA(避免重复给药),而且能够对释放速率进行空间和时间控制。

表1:临床已批准的RNA疗法。

图1:基于水凝胶的RNA递送简史。

图2:水凝胶作为RNA递送系统的优势。

图3:用于装载和递送RNA的功能性水凝胶。

图4:水凝胶装载裸RNA。

图5:水凝胶控释RNA的功能特性。

表2:基于水凝胶递送RNA的生物医学应用。

图6:基于水凝胶递送RNA的生物医学应用。

现在迫切需要在体内进一步研究载有RNA的水凝胶的特性,例如可降解性、清除率、控制释放和异物反应。预计水凝胶设计和制造的不断改进将使这些令人兴奋的材料更接近RNA疗法的临床应用。(来源:科学网)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41563-023-01472-w

 
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