事實證明，為囊性纖維化等遺傳性肺部疾病開發有效的治療方法具有挑戰性。隨著科學家們開發出一種新型的納米粒子，可以將基因編輯技術直接帶入小鼠的肺部，這種情況可能不會持續太久。隨著人類基因組圖譜的繪製和隨後的全基因組關聯研究將確定的基因突變與已知的疾病聯繫起來，許多研究的重點是開發針對疾病遺傳原因的基因療法。

信使RNA（mRNA）是一種相對較新的治療劑，被用來預防和治療某些遺傳性疾病。但是，為了在體內有效地發揮作用，mRNA–它攜帶著指導細胞製造蛋白質的遺傳信息，這需要一個穩定的傳遞系統，以保護它不被降解，並允許它進入細胞以傳遞其改變基因的有效載荷。納米粒子已被證明是傳遞mRNA的有效載體。

然而，納米粒子傳遞mRNA有其挑戰。將其傳遞到正確的身體部位並避免對其他器官的影響可能是很棘手的。注射的納米粒子以前被證明是有效的，當它們被包裹在防止mRNA降解和提高其細胞靶向能力的脂質（脂肪）球中時。麻省理工學院和馬薩諸塞大學醫學院的研究人員已經開發出一種具有前景的脂質納米粒子，它的目標是肺部，在那裡可以傳遞改變基因的mRNA。

研究人員開發的納米粒子由一個帶正電的頭組和一個長的脂質尾部組成，前者有助於粒子與帶負電的mRNA相互作用，後者有助於粒子穿過細胞膜進入細胞。他們在確定一種能夠到達肺部的納米粒子結構之前，用72個頭組和10個具有不同化學結構的脂質尾巴進行了實驗。

一旦找到了有效的脂質納米粒子結構，研究人員在小鼠身上進行了測試。他們發現，他們可以使用納米粒子將編碼CRISPR/Cas9基因編輯成分的mRNA送入動物的肺部，使用的方法稱為氣管內灌注–將物質直接引入氣管（氣管）–這比吸入法更能控製劑量。

輸送的CRISPR/Cas 9組件”切斷”了一個基因編碼的停止信號，開啟了一個綠色熒光蛋白的基因，並允許研究人員確定有多少百分比的肺細胞成功表達了mRNA。

研究人員發現，在一劑mRNA之後，大約40%的肺上皮細胞被轉染。轉染是將遺傳物質引入細胞的過程。兩次mRNA劑量將這一比例提高到50%以上，三次劑量提高到60%。治療肺部疾病的關鍵上皮細胞–俱樂部細胞和纖毛細胞–每一個都被轉染了大約15%。

“這意味著我們能夠編輯的細胞確實是肺部疾病的相關細胞，”該研究的主要作者Bowen Li說。”這種脂質能夠使我們將mRNA傳遞到肺部，比迄今為止報導的任何其他傳遞系統都要有效得多”。

使用脂質納米顆粒而不是腺病毒（AAV） – 另一種用於傳遞基因治療的載體可以提供一個明顯的優勢。AAV雖然有效，但會在體內產生免疫反應，所以它不能在同一個人身上重複使用。脂質納米顆粒不會產生這種免疫反應，因此如果需要，可以給予多個劑量。

研究人員還發現，新的納米粒子迅速分解，並在幾天內從肺部清除，從而減少了炎症的風險。他們的發展在未來可以被用來糾正導致囊性纖維化和其他遺傳性肺部疾病的基因突變。

該研究的通訊作者丹尼爾-安德森說：”這是第一次展示了RNA在小鼠體內的高效傳遞，我們希望它能被用來治療或修復一系列的遺傳性疾病，包括囊性纖維化”。

研究小組正在努力使這種新型納米粒子更加穩定，以便它們可以通過霧化器進行氣溶膠和吸入，同時也在研究一種可以直接送入肺部的mRNA疫苗。

該研究發表在《自然-生物技術》雜誌上。