Nature biomedical engineering
靶向和追踪mRNA脂质纳米颗粒在颗粒、转录和蛋白水平的研究

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该文献综述全面探讨了mRNA脂质纳米颗粒（RNA-LNPs）的靶向性与追踪技术，为提高其临床适用性提供了多种创新策略。

 

文献概述
本文《Targeting and tracking mRNA lipid nanoparticles at the particle, transcript and protein level》，发表于《Nature biomedical engineering》杂志，回顾并总结了脂质纳米颗粒在体内递送mRNA的追踪方法，以及如何通过化学修饰、生物工程和合成生物学手段实现更精准的靶向递送。

背景知识
脂质纳米颗粒（LNPs）是RNA递送系统中最广泛使用的载体之一，尤其在mRNA疫苗和肝脏疾病治疗中取得了显著进展。然而，LNPs在体内的天然趋向性使其主要在肝细胞和抗原呈递细胞中积累，限制了其在其他组织中的应用。近年来，研究者们尝试通过改变LNP的脂质组成、引入靶向配体、利用外源性刺激（如超声波）或调控mRNA序列，来提高细胞特异性和蛋白表达的时空控制。这些研究为RNA-LNP在肿瘤、心血管、神经退行性疾病和基因编辑等领域的应用提供了新的思路。

 

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研究方法与实验
文章描述了多种RNA-LNP追踪和靶向策略，包括荧光成像、核素成像、电子显微镜和质谱分析等物理分布追踪技术，以及通过microRNA靶点、RNA结合蛋白调控、核定位信号等手段实现功能表达的精准控制。此外，还讨论了高通量筛选方法、外部刺激（如超声波）促进细胞摄取、以及通过受体抑制策略改善非肝靶向递送。这些方法在动物模型中进行了广泛验证，并通过流式细胞术、共聚焦显微镜和生物发光成像等手段进行定量分析。

关键结论与观点

• RNA-LNPs在体内的物理分布与功能分布存在显著差异，优化LNP成分可提高组织特异性。
• microRNA靶点的引入可实现细胞特异性的mRNA表达调控，例如miR-122靶点可限制表达在肝细胞中。
• 通过调控RNA的5'和3'UTR区域，可以实现mRNA翻译效率的细胞类型特异性。
• RNA结合蛋白（RBP）调控系统（如K-turn和MS2系统）可实现mRNA翻译的条件性控制。
• 外部刺激（如超声波、光控释放）和配体功能化是提升LNP靶向性的有效手段。
• 当前RNA-LNP系统仍存在稳定性、细胞特异性不足和蛋白表达持续时间不可控等问题，需进一步优化。

研究意义与展望
该综述强调了RNA-LNP在精准医学中的潜力，尤其是在肿瘤免疫治疗、基因编辑递送和慢性病治疗中的应用。未来的研究方向包括开发更高通量的LNP筛选平台、优化RNA的稳定性与翻译效率、以及探索如何在体内实现更精确的时空表达控制。这些进展将有助于推动RNA-LNP从基础研究向临床转化。

 

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结语
该研究系统性地总结了RNA-LNP在体内递送中的挑战与解决方案，涵盖了从LNP化学设计到RNA序列工程的多种策略。通过追踪技术的改进和靶向策略的优化，RNA-LNP有望在疫苗、基因治疗和细胞治疗中发挥更大作用。然而，目前仍需解决的问题包括细胞特异性、RNA稳定性、蛋白表达的持续时间调控以及在人体中的适用性。这些挑战的克服将推动RNA-LNP在非肝组织中的广泛应用，为个性化医疗和精准生物治疗提供更高效的平台。

 

Diana D Kang, Adam Marks, Judit Morla-Folch, Brian D Brown, and Abraham J P Teunissen. Targeting and tracking mRNA lipid nanoparticles at the particle, transcript and protein level. Nature biomedical engineering.