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推进药物输送新框架将脂质纳米颗粒结构与免疫反应联系起来

2024-10-26 10:05:32 生活来源：

导读通过将脂质纳米颗粒的结构与免疫反应联系起来，一种新框架弥补了理解 RNA 疗法的空白。它可以帮助科学家和工程师将 RNA 药物的用途从疫...

通过将脂质纳米颗粒的结构与免疫反应联系起来，一种新框架弥补了理解 RNA 疗法的空白。它可以帮助科学家和工程师将 RNA 药物的用途从疫苗扩展到其他治疗应用。

经过数十年的研究，研究人员已经研发出能够将 RNA 递送至体内特定位置的脂质纳米颗粒结构。这项基础研究是新冠肺炎 mRNA 疫苗在疫情期间能够如此迅速研发的原因之一。

然而，由于人们主要关注的是递送机制，因此对递送载体的免疫反应关注较少。科学家还不知道不同的脂质纳米颗粒结构如何与免疫系统相互作用。卡内基梅隆大学的凯瑟琳·怀特黑德和她的实验室正在努力填补这一缺失的信息。

为了扩大脂质纳米颗粒在 RNA 疫苗之外的用途，有必要建立脂质化学和免疫反应之间的关系。

体内细胞具有检测病原体并触发免疫反应的受体。由于不同的蛋白质识别不同类型的分子，因此人体能够调整其反应。有些蛋白质受体可以识别 RNA，这是病感染的标志。其他蛋白质受体与脂质结合，这可能表明细菌感染。

为了制造运送 RNA 的纳米粒子，化学工程和生物医学工程教授怀特黑德使用了合成脂质。它们由碳和胺组成，其中含有氮。

在最近发表在《自然生物医学工程》杂志上的一项研究中，怀特黑德和纳米特·乔杜里将脂质纳米颗粒引起的免疫反应与其脂质化学联系起来。他们发现，一些脂质结构基于其氮化学性质，与受体结合非常紧密，而另一些脂质结构结合较弱。强相互作用会触发受体，并最终引发免疫反应。

基于这些发现，Whitehead 和 Chaudhary 创建了一个计算机模型来预测哪些脂质纳米颗粒结构会引起免疫反应。他们通过实验验证了他们的预测。

Whitehead 和 Chaudhary 还假设，他们的合成脂质与细胞膜上的脂质相互作用。他们发现，抑制免疫反应的脂质纳米颗粒可防止脂质域在细胞膜表面形成。

它们干扰信号通路，包括那些原本会发出免疫反应信号的通路。引起免疫反应的脂质纳米颗粒与细胞膜相互作用，但不干扰其信号功能。

Whitehead 实验室的多管齐下的方法既使用计算工具，也使用实验工具。他们可以在计算机上筛选数千种分子，以识别出具有所需反应的分子。Chaudhary 说：“我们可以从数万种分子中筛选出一个可管理的组，然后在实验室中合成这些组并通过实验进行测试。你无法进行那么多实验，但可以进行那么多模拟。”

“这提醒我们，不同的背景汇聚在一起，共同讲述一个故事，”他说，“计算工作根植于热力学，这是化学工程，而其余工作则是生物医学工程和免疫学。”实验室重新开放后，Chaudhary 能够通过实验验证他在计算中看到的东西。

这些发现将有助于工程师在设计用于药物输送的脂质纳米颗粒时调整免疫反应。Whitehead 和 Chaudhary 的框架可以快速且廉价地识别脂质。

“对于疫苗，我们可能想要一些更具免疫原性的物质，这样疫苗的反应会更好。但是，如果我们要将某种物质输送到大脑或肝脏，我们可能不希望引起可能导致性的大量免疫反应，”Chaudhary 解释道。

他认为该框架有潜力成为未来治疗学开发决策树的一部分。

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