威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員已經開發(fā)出一種更安全，更有效的方法，以提供一種有前途的新方法來治療癌癥和肝臟疾病以及進行疫苗接種，其中包括Moderna Therapeutics的COVID-19疫苗，該疫苗已經在人類中進行了臨床試驗。

該技術依靠將精心設計的信使RNA(mRNA)片段插入細胞中，信使RNA(mRNA)是人類細胞通常從人的DNA轉錄而來的一種遺傳物質，以制造有用的蛋白質并開展業(yè)務。安全和完整地傳遞mRNA而又不影響免疫系統(tǒng)的問題使基于mRNA的療法受到了阻礙，但是威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員正在制造礦物質的細小球，似乎在老鼠身上起到了作用。

威斯康星大學麥迪遜分校生物醫(yī)學工程和骨科教授威廉·墨菲說：“這些微粒在其表面上具有納米級的孔，可以吸收并攜帶諸如蛋白質或信使RNA之類的分子。”“它們模仿了考古學中常見的某種東西，當時我們在數(shù)千年前的骨骼樣品或蛋殼上發(fā)現(xiàn)了完整的蛋白質或DNA。礦物質成分一直在幫助穩(wěn)定這些分子。”

墨菲和威斯康星大學麥迪遜分校的合作者在一系列實驗中使用了礦物包裹的微粒(MCM)，直徑為5至10微米，大約相當于人類細胞的大小，在一系列實驗中將mRNA傳遞給糖尿病小鼠傷口周圍的細胞。在接受MCM處理的小鼠中，傷口愈合得更快，并且相關實驗中的細胞顯示，與其他遞送方法相比，mRNA分子的提取效率更高。

研究人員今天在《科學進展》雜志上描述了他們的發(fā)現(xiàn)。

在健康的細胞中，DNA被轉錄成mRNA，而mRNA則是細胞機器用來制造蛋白質的指令。在實驗室中創(chuàng)建的一條mRNA片段可被替換為該過程，以告訴細胞產生新的東西。如果某種東西是某種抗原，即一種能提醒免疫系統(tǒng)注意潛在有害病毒的分子，則mRNA可以完成疫苗的工作。

威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員對mRNA進行了編碼，并指導細胞核糖體抽出一種生長因子，該蛋白可促進愈合過程，而這些過程在糖尿病小鼠(以及許多嚴重的糖尿病患者)中進展緩慢或不存在。

但是，mRNA在體內的壽命很短，因此要傳遞到細胞中通常意味著給予大劑量和頻繁的劑量，其中mRNA鏈由稱為陽離子聚合物的分子制成的容器攜帶。

墨菲說：“陽離子成分常常是有毒的。您傳遞的mRNA越多，您獲得的治療效果就越多，但是也更有可能看到毒性作用。因此，這是一個權衡，” 。我們發(fā)現(xiàn)，從MCM運送時，我們沒有看到這種毒性。而且由于MCM的傳遞可保護mRNA免受降解，因此您可以在所需的位置獲得更多的mRNA，同時減輕毒性作用。”

這項新研究還將mRNA與免疫系統(tǒng)抑制蛋白配對，以確保靶細胞不會將mRNA提取為異物并破壞或彈出。

成功的mRNA傳遞通?？墒辜毎凑招轮噶钸\行約24小時，并且它們產生的分子會分散在整個身體中。對于疫苗及其產生的抗原而言，這就足夠了。為了保持較長的過程，例如生長替代組織以治愈皮膚或器官，細胞產生的蛋白質或生長因子需要停留更長的時間。

墨菲說：“我們在MCM上看到的是，一旦細胞吸收了mRNA并開始產生蛋白質，該蛋白質就會立即結合回MCM顆粒內。”“然后它會在數(shù)周的時間內發(fā)布。我們基本上正在采用通常會持續(xù)數(shù)小時甚至一天的東西，并且使它能持續(xù)很長時間。”

而且，由于MCM足夠大，以至于它們不會進入血液并漂浮走，因此它們會停留在需要釋放有用治療方法的位置。在小鼠中，這種治療活性持續(xù)了超過20天。

墨菲說：“它們由類似于牙釉質和骨骼的礦物制成，但被設計成在不再有用時會被人體吸收。”墨菲說，他的工作得到了環(huán)境保護署，美國國立衛(wèi)生研究院和美國國家衛(wèi)生研究院的支持。國家科學基金會和西澳大學麥迪遜分校的校友Michael和Mary Sue Shannon的捐款。

“我們可以通過調整它們的制造方式來控制它們的壽命，因此它們可以在我們需要時無害地溶解。”

微粒背后的技術在威斯康星州校友研究基金會的幫助下獲得了專利，并被墨菲共同創(chuàng)立的公司Dianomi Therapeutics許可。

研究人員現(xiàn)在正致力于通過MCM傳遞的mRNA來生長骨骼和軟骨，并修復脊髓損傷。