Acta Pharmaceutica Sinica B：利用展示外泌体的RNA配体将RNAi靶向肿瘤细胞

导读

Exosome是体内传递治疗药物的极佳囊泡，包括RNAi和化学药物。肿瘤消退的极高效率可以部分归因于它的融合机制，即将治疗药物输送到胞浆中，而不是内吞体陷住。然而，由于脂质双层膜对靶细胞没有特异性识别能力，进入非特异性细胞可能会导致潜在的副作用和毒性。将工程学方法应用于靶向能力，将治疗药物输送到特定细胞是可取的。体外化学修饰和细胞基因工程技术已被报道用靶向配体修饰外泌体。核糖核酸纳米颗粒已被用来包埋肿瘤特异性配体，展示在外泌体表面。由于静电斥力，负电荷减少了与带负电荷的脂膜与生命细胞的非特异性结合，从而降低了副作用和毒性。在这篇综述中，我们重点介绍了RNA纳米颗粒用于化学配体、小肽或RNA适配子外泌体表面展示的独特性，用于特定的癌症靶向传递抗癌治疗药物，重点介绍了靶向传递siRNA和miRNA的最新进展，克服了以前RNAi传递的障碍。正确理解利用RNA纳米技术进行的外泌体工程有望为广泛的癌症亚型提供有效的治疗方法。

论文ID

题目：Targeted delivery of RNAi to cancer cells using RNA-ligand displaying exosome

译名：利用展示外泌体的RNA配体将RNAi靶向肿瘤细胞

期刊：Acta Pharmaceutica Sinica B                                   

IF：14.903

发表时间：2023.4

通讯作者单位:俄亥俄州立大学

DOI号：https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.11.019

主要内容

RNA干扰(RNAi)自概念提出以来，通过抑制特定的基因而在治疗应用中具有巨大的潜力。小干扰RNA(SiRNA)比小分子和单抗更具优势，因为siRNA通过与mRNA形成完整的WatsoneCrick碱基对来执行其功能。相比之下，小分子和单抗药物需要识别目标蛋白的复杂空间构象。在过去的几十年里，第一个被批准的siRNA疗法Onpattro(PATSIRAN)被用于治疗成人遗传性淀粉样变性甲状腺激素(HATTR)淀粉样变性合并多发性神经病。纳米技术应用于治疗学，通过减少全身毒性，克服耐药性，并为联合治疗提供改进的平台，正在引领癌症治疗的新时代。然而，RNAi向癌细胞的递送策略包括阳离子脂类、阳离子脂质体和阳离子聚合物，但特定的靶向仍然具有挑战性。此外，纳米颗粒介体递送的治疗效率经常由于内吞作用而受到影响。内吞作用常常导致纳米颗粒被包裹，随后导致内溶酶体的降解。

最近，Exosome被认为是一种极好的治疗囊泡，用于体内递送治疗药物，包括RNAi和化学药物，用于治疗疾病。它在癌症消退方面非常有效。然而，如果没有对癌细胞的特异性识别能力，进入非特异性细胞可能会导致潜在的副作用和毒性。需要提供一种靶向能力来将治疗药物输送到特定的细胞。已有报道采用体外化学修饰和细胞内基因工程的方法来修饰外泌体的靶向配体。由于负电荷和多价性的优势，rna纳米颗粒已被用于在外泌体表面展示肿瘤特异性配体。

外泌体的装载和装饰工艺

在大多数纳米递送系统中，内吞作用介导细胞对RNAi疗法(miRNA/anti-miRNA/siRNA)的摄取。然而，RNAi的内体包裹阻止了与RNA诱导的沉默复合体(RISC)的相互作用及其对胞浆中mRNA的靶向，这是RNAi治疗成功的最公认的挫折之一。解决内生体困住问题的一个吸引人的策略是向大自然学习。自然界已经进化出智能纳米机器，如外泌体，作为一类细胞外小泡(EVS)。外体来源于晚期的内体途径/多囊泡体(MVB)。通常，这些纳米胶囊的直径在30到150纳米之间。最近的兴趣集中在利用外体作为纳米载体进行RNAi传递。这些纳米微囊表现出独特的膜特性(化学成分，如脂、肽、蛋白质等)，提供了与细胞细胞器的受体膜融合的自然能力。然而，它们缺乏细胞靶向性/特异性，导致治疗效果不佳和潜在的毒性。通过采用RNA纳米技术，可以增强外显子对癌症治疗的特异性。

在外泌体表面展示配体的方法

将外体作为远距离器官通讯系统的生物标记的想法在科学界引起了极大的兴趣。外体已被证明在细胞内通讯过程中自然地运输miRNA货物，并将其输送到其他细胞。通常，癌细胞通过它们的转移物质来增加转移进展的负担。读者可参考其他综述文章，内容涉及外泌体生物发生、生化特征或刺激条件。在这一部分中，我们将简要介绍工程外泌体在癌症治疗中的最新研究。外泌体具有易提取、体内耐受性好、纳米尺寸可跨越生物屏障等优点，作为载体具有很大的潜力。这些囊泡可以成为免疫原性惰性的，并通过Tetraspanin结构域直接与细胞膜融合。在受体介导的内吞作用之后，外泌体也可以与内吞体膜合并。Exosome展示的巨大可能性是，在Clinicaltrials.gov上，目前正在全球范围内针对不同的疾病进行近100项临床试验。Exosome在癌症研究中的最新应用涉及癌症诊断、癌症类型识别和靶向药物输送作为治疗。Exosome展示的巨大可能性是，在Clinicaltrials.gov上，目前正在全球范围内针对不同的疾病进行近100项临床试验。Exosome在癌症研究中的最新应用涉及癌症诊断、癌症类型识别和靶向药物输送作为治疗。外泌体也可能被用作未来治疗性肿瘤疫苗的潜在策略。这些纳米粒子可以诱导肿瘤特异性免疫，防止肿瘤的发展，并很可能提供一个优化的，个体特异性的抗原源。外泌体可以被设计成表达一种细胞表面特异性的配体，这种配体可以用来实现对癌细胞的靶向传递。为了重新编程外泌体以适应特定的应用，主要采用两种方法来设计和操纵外泌体的膜表面。这些改进包括：(I)体外方法，将化学物质附着在电动汽车的表面；或(Ii)基因工程直接进入细胞，通过基因转移表达带有所需分子的电动汽车。

外泌体的生产和管理

外泌体包载治疗药物有效载荷的构建

治疗有效载荷的构建和外泌体的负载是外泌体介导的肿瘤治疗中最关键的因素之一。在不同的外泌体加载策略中，机械挤压法、电穿孔法、皂苷透析法、超声波法、直接与外泌体孵育和反复冻融循环是一些得到广泛验证的策略。根据外泌体加载的性质，这些策略可以分为主动加载和被动加载。被动装载包括通过扩散将治疗货物装载到外泌体中，而主动装载包括外泌体的膜破裂，允许货物进入外泌体。每种方法都有其优点和缺点。例如，直接孵育的被动负载由于货物和外泌体之间的非特异性疏水结合而存在孵育时间长和负载能力低的问题。研究表明，连接体化学影响胆固醇介导的siRNA负载到细胞外小泡上的效率。该研究还报道，siRNA的疏水修饰使每个胞外小泡能够结合大量的RNA分子。然而，连接子的不稳定或超载可能会削弱细胞外小泡的沉默活性。亲水性核酸的主动负载技术也受到可扩展性和产品质量的影响。因此，优化合适的策略可以提高外泌体的载量。同时，它可以保持纳米颗粒的物理性质，而不会影响它们的功能或稳定性。一种很有前景的被动装载外泌体的方法是通过将外泌体插入细胞中来进行外切小体工程。这种方法在自然的生物发生途径中产生带有标签和货物的外泌体。通过将microRNA表达载体导入脂肪组织间充质干细胞提高肝癌细胞对化疗的敏感性。这些研究表明，转基因间充质细胞能有效地将microRNA包装成分泌型外泌体，并通过改变靶基因的表达来增强体内化疗药物的抗癌效果。

使用非病毒或病毒输送系统的纳米材料在细胞内运输的常见障碍

总结

外泌体可以通过增强抗癌药物或siRNA递送到靶细胞来潜在地解决癌症治疗中的障碍。然而，具有靶向性的问题是阻碍外泌体效果不佳的关键因素。这篇综述解释了具有细胞特异性配体的RNA纳米颗粒可能会重振这项研究，因为它可以作为一个有效的siRNA传递的强大平台。RNA纳米颗粒的多价性、阴离子性质和橡胶特性使其成为一种独特的治疗工具。将RNA纳米技术应用于外泌体表面，可能是治疗癌症的一种极好的药物。RNAi在肿瘤治疗中的主要瓶颈之一是内切酶包埋。我们证明，配体展示的RNA纳米技术提供具有靶向特异性的siRNA，并通过将货物运送到细胞质中来增强效力。我们还强调结合稳健的成像技术来评估EV相关膜融合的详细机制。总体而言，这篇综述带来了将RNA纳米技术作为将外显体生物学转化为基于RNAi的癌症治疗的基础的巨大可能性。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.11.019

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！