脂质纳米颗粒辅助的mRNA吸入治疗需要解决诸如抗剪切力损伤、粘液渗透、细胞内化、溶酶体快速逃逸和靶蛋白表达等挑战。在此，上海交通大学章雪晴研究员和新泽西理工学院Xiaoyang Xu等人提出了创新的“LOOP”平台，该平台具有四步工作流程，可用于开发专门用于肺部mRNA递送的吸入性脂质纳米粒。其中，iLNP-HP08^LOOP具有高辅助脂质比、酸性透析缓冲液和赋形剂辅助雾化缓冲液，在肺部表现出卓越的稳定性和增强的mRNA表达。通过引入编码IL-11单链片段可变体（scFv）的mRNA，scFv@iLNP-HP08^LOOP有效地将IL-11 scFv递送和分泌到雄性小鼠的肺部，显著抑制纤维化。该制剂在抑制成纤维细胞活化和细胞外基质沉积方面优于吸入和静脉注射IL-11 scFv。HP08^LOOP系统还与市售的ALC0315 LNP兼容，因此，“LOOP”方法为开发吸入性mRNA纳米疗法提供了一个强大的平台，该疗法有望治疗各种呼吸道疾病，包括特发性肺纤维化（IPF）。相关工作以“Optimized inhaled LNP formulation for enhanced treatment of idiopathic pulmonary fibrosis via mRNA-mediated antibody therapy”为题发表在Nature Communications。

【文章要点】

如图1所示，“LOOP”平台是一个四步工作流程，可以获得具有优异抗剪切力和稳健萤光素酶表达的脂质体（LNP），而不需要进行广泛的筛选。首先，作者利用微流体技术制备了一系列可电离脂质、胆固醇、辅助脂质和PEG脂质摩尔比可调的LNP，以实现具有最佳抗剪切力的LNP。其次，作者再用不同成分和pH值的缓冲液透析LNPs。第三，将醇类和非离子表面活性剂等赋形剂引入雾化缓冲液中，以提高抗剪切力损伤的稳定性。最后，根据当前的透析缓冲液和雾化缓冲液调整脂质摩尔比，以获得最佳的“脂质组成-活性”关系。值得注意的是，这种“LOOP”方法还证明了其在增强含有ALC0315的LNP的稳定性方面的多功能性，ALC0315是一种商业上可获得的可电离脂质，通常用于COMIRNATY新冠肺炎疫苗。

图1 用于雾化递送mRNA的iLNP筛选

白细胞介素-11（IL-11）被认为是IPF的潜在治疗靶点。然而，考虑到由于压力因素，蛋白质在雾化过程中容易聚集，静脉注射的抗体很容易到达非靶器官。因此，在这项研究中，作者将编码IL-11单链片段变量（scFv mRNA）的mRNA封装在一个“LOOP”优化的LNP中，称为iLNP-HP08^LOOP，以创建scFv@iLNP-HP08^LOOP。scFv具有几个优点，包括模块化设计灵活性、低分子量、增强的渗透性和最小的免疫原性，通过精确的结构设计促进双特异性抗体的开发。当与递送系统配对时，mRNA编码的scFv可以访问隐性表位和细胞内靶标，为具有挑战性的靶标提供解决方案，同时增强对特定组织或细胞的靶向递送，从而最大限度地减少不良反应。在肺纤维化小鼠模型中，静脉注射IL-11 scFv和吸入scFv@iLNP-HP08^LOOP均可显著抑制成纤维细胞活化和细胞外基质（ECM）的产生，并且scFv@iLNP-HP08^LOOP显示出更为显著的治疗效果。肺功能检查显示吸入scFv@iLNP-HP08^LOOP显著改善纤维化小鼠的所有肺功能参数（图2）。此外，“LOOP”方法为开发基于mRNA的其他吸入性蛋白质替代疗法提供了一个多功能平台，为预防和管理呼吸道疾病的治疗提供了希望。

图2 吸入scFv@iLNP-HP08^LOOPIPF

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51056-8