mRNA能够诱导细胞产生治疗性蛋白质，在各种疾病的治疗方面都具有很大的应用前景。迄今为止，这种方法最大的难点是找到安全有效的方法将mRNA分子传递到靶细胞。为此麻省理工学院的研究人员，近期设计了一种可吸入的mRNA，这一研究成果有望为肺部疾病的治疗提供新方法。
肺上皮细胞吸收了带有绿色荧光蛋白mRNA的颗粒(黄色)，来源: Asha Patel
麻省理工学院化学工程系副教授，也是这篇新论文的主要作者Daniel Anderson说：“我们认为，这种通过吸入方式传递mRNA可以治疗一系列不同的肺部疾病”
研究人员表明，他们可以诱导小鼠的肺细胞产生一种靶蛋白——在论文中，是一种生物发光蛋白。研究人员说，如果诱导生成用于治疗的蛋白质也能达到同样的成功率，那就足以治疗许多的肺部疾病。这篇论文目前发表于《 journal Advanced Materials》杂志。
吸入性治疗
mRNA携带刺激细胞产生特定蛋白质的遗传指令，许多科研人员一直致力于将患者自身的细胞转化为药厂，来开发治疗遗传性疾病或癌症的mRNA。
由于mRNA在体内很容易被分解，因此它需要某种保护性的载体内来转运。安德森的实验室先前已经设计了能够将mRNA传递到肝脏和其他器官的材料，其中的部分材料被进一步开发，以便对患者进行临床实验。
在这项研究中，研究人员希望创造出一种以可吸入形式转运mRNA的材料，它可以使分子直接输送到肺部。许多治疗哮喘和其他肺部疾病的现有药物都被特殊处理，使其可以通过吸入器吸入。
麻省理工学院的研究小组着手开发一种材料，一种能够保持mRNA稳定性的气溶胶。目前研究已经发现了一种被称为聚乙烯胺（PEI）的物质，它可以将可吸入的DNA输送到肺部，然而，PEI并不容易分解。因此随着使用mRNA治疗的重复给药，可能会造成聚合物累积，并造成副作用。
为了避免这些潜在的副作用，研究人员研究了一种带正电的聚合物，叫做超支化聚（β氨基酯），与PEI不同，这种聚合物是可生物降解的。
研究小组设计的粒子由球体组成，直径约150纳米，聚合物和编码荧光素酶（一种生物发光蛋白）的mRNA分子混合在一起。研究人员将这些微粒悬浮在液滴中，然后用喷雾器将它们作为可吸入的雾气输送给小鼠。呼吸被用作一种简单而有效的肺部给药输送途径。一旦雾化液滴被吸入，每个液滴中包含的纳米颗粒就进入细胞，并指示使细胞可以使用mRNA生产特定的蛋白质。
研究人员发现，在小鼠吸入mRNA 24小时后，肺细胞产生生物发光蛋白。随着时间的推移，随着mRNA的清除，蛋白质的数量也逐渐减少。研究人员通过重复给小鼠剂量来维持蛋白质的稳定水平，这对于治疗慢性肺病可能是必要的。
广泛分布
对肺的进一步分析显示，mRNA均匀分布在肺的五个叶中，主要由排列在肺表面的肺上皮细胞摄取。这些细胞与囊性纤维化以及其他肺部疾病（如呼吸窘迫综合征）有关，后者是由表面活性剂蛋白缺乏引起的。目前已经计划进一步研究基于mRNA的治疗方法。
在这项研究中，研究人员还证明了纳米颗粒可以被冷冻干燥成粉末，这表明可以通过吸入器而不是喷雾器输送它们，这可以使药物对患者更方便。
开发mRNA疗法的公司TranslateBio，部分资助了这项研究，并开始在囊性纤维化患者的1/2阶段临床试验中测试一种可吸入形式的mRNA。本研究的其他资金来源包括英国工程和物理科学研究委员会和国家癌症研究所的科赫研究所支持（核心）拨款。
Materials provided by Massachusetts Institute of Technology. Note: Content may be edited for style and length.
Asha Kumari Patel, James C. Kaczmarek, Suman Bose, Kevin J. Kauffman, Faryal Mir, Michael W. Heartlein, Frank DeRosa, Robert Langer, Daniel G. Anderson. Inhaled Nanoformulated mRNA Polyplexes for Protein Production in Lung Epithelium. Advanced Materials, 2019; 1805116 DOI: 10.1002/adma.201805116
Massachusetts Institute of Technology. (2019, January 4). Engineers create an inhalable form of messenger RNA: Patients with lung disease could find relief by breathing in messenger RNA molecules. ScienceDaily. Retrieved January 4, 2019 from www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190104104032.htm
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