【Nature子刊】北京大学苗蕾团队：用于MASH治疗的RNA纳米治疗药物

【导读】由于细胞外基质（ECM）过多，代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）对治疗性蛋白质的靶向递送和保留，提出了挑战。在这项研究中，团队提出了一种治疗MASH的新方法，称为“纤维化过表达和保留（FORT）”。在该策略中，团队设计了（1）类视黄醇衍生物脂质纳米颗粒（LNP），以增强纤维化区域的mRNA过表达，以及（2）促进治疗性蛋白质在ECM中锚定的mRNA修饰。

2024年8月27日， 北京大学药学院苗蕾团队在期刊《Nature Communications》上发表了题为“RNA nanotherapeutics with fibrosis overexpression and retention for MASH treatment”的研究论文。研究结果表明，编码融合蛋白的靶向纤维化的LNP在3种临床相关的雄性动物MASH模型中，表现出卓越的治疗效果。该方法在不适合蛋白质注射的纤维化疾病中很有希望。

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51571-8

研究介绍

01

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）是一种慢性肝脏炎症，可发展为纤维化和癌症，影响约5%的人口，在世界范围内造成大量死亡。目前，由于在输送和治疗肝脏纤维化微环境方面存在挑战，因此，治疗MASH的疗法有限。受胰高血糖素样肽1（GLP-1）在糖尿病治疗中取得成功的启发，基于蛋白质的疗法有望为MASH治疗带来希望。然而，由于稳定性有限、清除速度快和缺乏器官靶向特异性，这些蛋白质疗法难以转化为临床。

延长蛋白质循环半衰期的策略，对于一些临床相关的治疗性蛋白质（即IL-2、GLP-1等）已经取得了成功。方法包括蛋白质修饰，以引入IgG的Fc片段、 聚乙二醇化，以及长链烷烃的添加。然而，这可能不足以提高病变部位的药物浓度，并且可能会增加全身毒性。同时，具有特定结合域的融合蛋白的设计，已被证明有助于将蛋白质治疗剂锚定在病变中。不幸的是，这些融合蛋白的给药，主要限于易于获得的疾病模型中的局部注射，它们的制造可能很复杂，需要进一步优化。

脂质纳米颗粒（LNP）mRNA 疗法，在编码靶标治疗性蛋白的核酸表达方面，显示出巨大的前景。例如，RNA药物Onpattro被临床批准用于治疗转甲状腺素蛋白介导的淀粉样变性，并突出了LNP对肝脏疾病的治疗潜力。LNP通常优先将核酸转运物输送到肝脏。

尽管肝脏被认为是健康患者mRNA LNP相对可接近的器官，但在MASH的病理状态下，它变得不太适合治疗和干预。一旦代谢功能障碍发生脂肪变性，伴随的脂肪性肝炎会激活肝星状细胞（HSC），从而产生过量的细胞外基质（ECM）。由此产生的肝纤维化，通常表现为毛细血管化和门口闭合，从而限制了药物向肝脏的输送。

在这项研究中，团队提出了一种通过mRNA LNP将治疗性蛋白质递送到肝脏MASH病变的新策略，称之为“纤维化过表达和保留（FORT）”的过程。简而言之，团队设计了一种新的LNP，团队使用这些LNP，来递送编码工程蛋白的mRNA，这些工程蛋白共表达内源性肽结构域，将蛋白质“锚定”到纤维化ECM 中。团队进一步证明了3种临床相关的MASH模型中，纤维化的治疗性减少。团队相信， FORT方法可以广泛适用于治疗性蛋白质的递送和锚定到难以接近的纤维化微环境中。

研究进展

02

mRLN-PLGF的低剂量组合1和mIL-10-PLGF1LNP使用MASH在仓鼠模型中实现出色的性能

当接受单药或联合治疗时，使用超声成像在18天内，观察到回声信号显著降低。mRLN-PLGF的组合1和mIL-10-PLGF1LNP显著改善了肝纤维化和炎症。其特点是回波强度降低且更均匀，以及ALT/AST水平较低。mIL-10-PLGF1LNPs显著降低循环中的TC/TG水平，而mRLN-PLGF1在下调肝脏脂肪和纤维化方面更有效，表明两种方案之间，存在潜在的协同作用。团队进一步研究了与纤维化和脂质代谢相关的基因。mRLN-PLGF1LNP单一疗法诱导了促纤维化因子的显著减少，而联合疗法介于两者之间，与假手术组相比，TGF-β、α-SMA、COL1α1下调了约5.7 倍、12.8 倍、8.0 倍，同时，MMP显著上调。在两种疗法中，都观察到脂肪酸β氧化的促进。这些结果表明，应用多种FORT蛋白，以实现协同效应并促进MASH恢复的可行性。此外，与假治疗相比，拟议的mRNA疗法均未诱导主要器官的组织学异常或导致体重发生显著变化，表明全身毒性、低免疫原性或免疫抑制，可以忽略不计。

mRLN-PLGF的低剂量组合1和mIL-10-PLGF1由ATRA LNP提供，用于 MASH治疗仓鼠。

FORT的急性和长期临床前毒性研究

在高达3mg/kg的单次或多次给药后，未观察到任何检测的血液生化参数，发生显著变化。此外，在主要器官中，未检测到明显的组织损伤，表明mRLN-PLGF1-在小鼠模型中，LNPs在3mg/kg剂量范围内表现出相对安全性。然而，在5mg/kg或多次给药的急性给药后，观察到ALT或血尿素氮水平略有增加，表明其对肝脏和肾脏有一定影响。然而，在该剂量下，未观察到明显的器官损伤。总体而言，研究结果证实了，FORT策略在临床前啮齿动物模型中的良好安全性，包括载体、mRNA和编码的蛋白质，从而表明了临床转化的潜力。然而，在进入临床试验之前，有必要对非啮齿动物模型进行进一步的安全性评估，以获得全面的安全性。

mRLN-PLGF的抗纤维化作用1CCl中的LNP4诱导的纤维化或蛋氨酸/胆碱缺乏（MCD）饮食诱导的MASH模型。

研究结论

03

总之，团队开发了一种用于治疗纤维化的新型mRNA LNP疗法，称为FORT。通过在LNP中掺入FDA批准的视黄酸，纤维化肝中RNA治疗剂的表达，得到显著改善。此外，从PLGF向mRNA序列添加内源性CBD结构域，可产生一种融合蛋白，其在纤维化病变中的保留性，得到改善。使用这些策略递送治疗性蛋白质，可改善动物模型中的纤维化。团队相信，这种方法可以广泛应用于其他不适合直接注射，但可以使用LNP靶向的慢性炎症性疾病。

参考资料：

1.Huby, T. & Gautier, E. L. Immune cell-mediated features of non-alcoholic steatohepatitis. Nat. Rev. Immunol. 22, 429–443 (2022).Musso, G., Cassader, M. & Gambino, R. Non-alcoholic steatohepatitis: emerging molecular targets and therapeutic strategies. Nat. Rev. Drug Discov. 15, 249–274 (2016).

2.Sun, T.-X., Liu, X.-Y., Qiu, X.-P. & Huang, X.-J. Paradigm shift in natural language processing. Mach. Intell. Res. 19, 169–183 (2022).

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