当新冠疫情在2020年席卷全球时，mRNA疫苗拯救了许多人的生命——但在幕后还有一个鲜为人知的英雄：脂质纳米颗粒。没有这些微小的“脂肪滴”，疫苗无法被递送到人体细胞中。事实上，这些微小颗粒未来可能会承担更多任务，例如将基因剪刀和新型基因疗法递送到体内。
疫情期间，当世界陷入停滞时，脂质纳米颗粒为一种新型疫苗打开了大门。如今，研究人员正致力于利用这一技术治疗癌症、遗传疾病，甚至根据个人DNA定制药物。
然而，即使CRISPR Cas/9基因剪刀能够纠正基因突变，它也必须能够进入细胞并找到需要修复的目标基因。因此，研究人员正在对脂质纳米颗粒展开深入研究，探索如何将其用于癌症、遗传疾病甚至某些神经疾病的新型治疗方案。
“我们已经具备纠正错误基因编码的能力。这项技术已经成熟，但递送方法仍需优化，而脂质纳米颗粒提供了一种可能的解决方案。”隆德大学临床科学系和瓦伦堡分子医学中心的研究员安德斯·维特鲁普（Anders Wittrup）表示。
他同时也是斯科讷大学医院的肿瘤科医生，其研究团队专注于RNA疗法和脂质纳米颗粒。他们的目标是更好地理解如何利用这些颗粒递送新型治疗方法。
脂质纳米颗粒如何递送
脂质纳米颗粒听起来很高科技——但本质上它们是由脂肪组成的。就像人体的细胞膜一样，它们由脂质构成，这使它们既具有生物相容性，又能很好地融入人体，同时限制免疫系统的激活。这些颗粒充当保护性气泡，包裹着敏感的内容物（如mRNA或其他活性物质），帮助它们进入细胞。
可以将它们描述为小型球体——类似于肥皂泡——将内容物运送到细胞内部。如果有一天这些颗粒的发明在诺贝尔奖评选中扮演关键角色，也不足为奇。
然而，在实现将mRNA和基因剪刀有效递送到身体不同部位的梦想之前，还有两大挑战需要克服。
引导颗粒到达特定部位
第一个挑战是如何引导脂质纳米颗粒到达正确的目的地。大多数通过静脉注射的脂质纳米颗粒最终会积聚在肝脏中，无论它们原本的目标是什么。肝脏是人体的主要过滤中心，能够高效捕获外来颗粒。然而，要治疗肿瘤或某些器官中的遗传疾病，需要更高的精确度。
“药物递送载体必须到达需要治疗的组织，引入足够的RNA材料，并覆盖足够数量的细胞。它必须有效。”维特鲁普说道。
超分辨率显微镜近距离观察颗粒
在《自然通讯》杂志上发表的一项新研究中，维特鲁普的团队与阿斯利康合作，使用了一种称为超分辨率显微镜的方法，详细研究了使用脂质纳米颗粒将RNA递送到细胞内的过程。超分辨率意味着可以观察到普通显微镜无法捕捉的细胞级细节。这使得研究人员能够追踪纳米颗粒进入细胞后的行为。
脂质纳米颗粒面临的第二个重大挑战是它们会被困在内体中——细胞内的小储存囊泡，外来物质通常会被隔离在这里。
“在研究中，我们发现脂质纳米颗粒必须破坏内体，才能将其携带的RNA释放到细胞内部的细胞质中。即使形成了孔洞，我们也发现只有少量RNA实际从内体释放到细胞质中。”
“此外，脂质纳米颗粒有时会在没有RNA可供释放的结构中形成孔洞。这意味着造成了不必要的损伤，却没有带来任何治疗效果。”该研究的作者之一约翰娜·约翰松（Johanna Johansson）表示。
问题不仅在于进入细胞，还在于进一步前进并打开正确的门。这就像不仅要进入房子，还要找到通往厨房的路，打开那扇烹饪食物的门。
从疫苗到精准医学
进入正确的房间后，还需要确保有足够的RNA到达目标。对于疫苗来说，只需少量mRNA到达免疫系统细胞即可。免疫系统即使从小信号中也能建立保护。然而，要在特定器官中治疗癌症或遗传疾病，则需要更大的剂量才能有效。
维特鲁普和研究人员现在展示的知识为改进递送精度和效率提供了重要线索。脂质纳米颗粒已经被数十亿人使用，且未出现明显的安全性问题。但仍然需要提高颗粒的有效性和精确性。
“我们的研究结果可以帮助推进这项技术。我们已经确定了那些需要改进和更有效的步骤，以便利用脂质纳米颗粒到达更多身体组织，从而治疗更多疾病。”
“我们的目标是实现足够有效的RNA递送，从而关闭在特定患者肿瘤中过度活跃的致癌基因。这是肿瘤学领域的圣杯。”维特鲁普说道。
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