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微小矿物颗粒是有希望的基因治疗的更好载体

导读 威斯康星大学的研究人员开发了一种更安全有效的方法,为治疗癌症和肝病以及疫苗接种提供了一种有前途的新方法,包括来自Moderna Therape

威斯康星大学的研究人员开发了一种更安全有效的方法,为治疗癌症和肝病以及疫苗接种提供了一种有前途的新方法,包括来自Moderna Therapeutics的新冠疫苗和人体临床试验。

这项技术依赖于将精心设计的信使核糖核酸片段插入细胞。信使核糖核酸(信使核糖核酸)是人类细胞通常从人类脱氧核糖核酸中转录的一种遗传物质,以制造有用的蛋白质和进行商业活动。并且,在不影响免疫系统的情况下安全完整地递送mRNA的问题阻碍了基于mRNA的治疗,但是威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员正在制造微小的矿物质球,这似乎在老鼠身上发挥了作用。

威斯康星大学的生物医学工程和骨科教授威廉莫菲说:“这些粒子表面有纳米级的孔,可以吸收和携带蛋白质或信使RNA等分子。”“他们模仿了考古学中常见的东西,当我们在几千年前的骨骼样本或蛋壳上发现完整的蛋白质或DNA时。矿物质一直在帮助稳定这些分子。”

墨菲和UW-麦迪森合作进行了一系列实验,使用的是直径为5到10微米的矿物包覆颗粒(MCM),大约相当于人类细胞的大小。在用MCM处理的小鼠中,伤口愈合更快,相关实验中的细胞显示,与其他递送方法相比,mRNA分子的提取效率更高。

研究人员今天在《科学进展》杂志上描述了他们的发现。

在健康细胞中,脱氧核糖核酸被转录成核糖核酸,这是细胞机器用来制造蛋白质的指令。在实验室创造的一个基因片段可以被这个过程取代,告诉细胞产生新的东西。如果某样东西是抗原,也就是可以提醒免疫系统注意潜在有害病毒的分子,那么mRNA就可以完成疫苗的工作。

威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员编码了mRNA,并指示细胞核糖体泵出一种生长因子,这种生长因子可以促进愈合过程,但这些过程在糖尿病小鼠(以及许多严重的糖尿病患者)中很慢或不存在。

然而,mRNA在体内的寿命非常短,因此递送到细胞通常意味着给予大剂量和频繁的剂量,其中mRNA链由称为阳离子聚合物的分子制成的容器携带。

墨菲说:“阳离子成分往往有毒。你传递的mRNA越多,治疗效果越好,但越有可能看到毒性作用。因此,这是一种权衡,”他说。我们发现,当从MCM运输时,我们没有看到这种毒性。而且,因为MCM传输可以保护mRNA不被降解,所以你可以在想要的位置得到更多的mRNA,减少毒性作用。"

这项新研究还将mRNA与免疫系统抑制蛋白配对,以确保靶细胞不会将mRNA提取为异物并将其破坏或排出。

成功的mRNA递送通常能使细胞根据新的指令运行约24小时,它们产生的分子将分散在全身。这对疫苗及其产生的抗原来说已经足够了。为了维持一个漫长的过程,例如生长替代组织来愈合皮肤或器官,细胞产生的蛋白质或生长因子需要停留更长时间。

墨菲说:“我们在MCM上看到的是,一旦细胞吸收mRNA并开始产生蛋白质,蛋白质就会立即结合回到MCM颗粒中。”“那么它将在几周后发布。基本上,我们使用的是通常持续几个小时甚至一天的东西,并使其持续很长时间。”

而且,由于MCM足够大,它们不会进入血液并飘走,它们会停留在需要释放有用治疗方法的位置。在老鼠身上,这种治疗活动持续了20多天。

墨菲说:“它们是由类似于珐琅和骨头的矿物质制成的,但它们被设计成在不再有用时被人体吸收。”墨菲说,他的工作得到了美国环境保护署、美国国立卫生研究院和美国国立卫生研究院的支持。来自国家科学基金会和麦迪森大学校友迈克尔和玛丽苏香农的捐款。

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