肺疾患を治療するための研究者達の努力　-　吸入可能なメッセンジャーRNAについて

・DNAの新しい吸入可能な形態は、嚢胞性線維症や呼吸窮迫症候群を含むいくつかの肺疾患の治療に役立つ可能性がある。
・ハイパーブランチポリと呼ばれる、生分解性の正に帯電したポリマーでできている。
・吸入されると、ポリマーのナノ粒子は、メッセンジャーRNAから標的タンパク質を生成するように体細胞に指示する。

メッセンジャーRNA—タンパク質を作るための遺伝的指示を運ぶRNAの大きな属性—は、幅広い病気の治療に使用できます。それは、非分裂細胞をトランスフェクトする能力、挿入変異誘発の欠如、および制御されたタンパク質発現など、それを治療的にするいくつかの特性を持っています。

ただし、これまでのところ、このアプローチの実装は非常に困難です。科学者たちは、メッセンジャーRNA（mRNA）の分子を標的細胞に送達するための効率的で信頼性の高い方法を見つけることができませんでした。

最近、MITの研究者は、嚢胞性線維症を含むいくつかの肺関連疾患の治療に役立つ可能性のある吸入可能な形態のmRNAを考案しました。彼らは、マウスの肺細胞を誘導して標的タンパク質を生成することに成功しました。

特に、彼らはエアロゾルを使用して、マウスの肺に生物発光タンパク質を生成しました。もし彼らが治療用タンパク質で同じことをすることができれば、この方法は私たちが今日いくつかの肺疾患を治療する方法に革命をもたらすでしょう。

発見方法は？

科学者たちは何年もの間、体内の細胞を本質的にドラッグファクトリーに変換することにより、癌や遺伝性疾患の治療のためのmRNAの構築に取り組んできました。しかし、mRNA分子は患者の体内で簡単に分解されるため、安全な保護担体内で輸送する必要があります。

MITは以前に、mRNAとRNA干渉（RNA分子がmRNAの標的分子を中和することによって遺伝子発現を阻害するプロセス）を肝臓や他の器官に送達するための材料を開発しました。これらの材料のいくつかを使用して、研究者は分子を肺に直接送達する吸入可能な形態のmRNAを開発しました。

肺疾患（喘息など）の既存の薬は、簡単に吸入できるように調製されています。患者は、ネブライザー（エアロゾルを放出する）または吸入器（粉末粒子をスプレーする）のいずれかを使用して、これらの薬剤を吸入することができます。

エアロゾル送達中にRNAを安定化するために、以前のいくつかの研究は、ポリエチレンイミンとして知られる材料に焦点を合わせていました。しかし、この物質は体内で簡単に分解されず、定期的な投与は深刻な副作用を引き起こす可能性があります。

このような副作用を防ぐために、チームはハイパーブランチポリ（シロキシシラン）として知られる正に帯電したポリマーを使用しました。ポリエチレンイミンとは異なり、これらのポリマーは生分解性であるため、体内に蓄積しません。

ハイパーブランチポリの粒子には、半径約75ナノメートルの球体が含まれており、mRNA分子とポリマーが絡み合っています。一緒に、これらの粒子はルシフェラーゼと呼ばれる生物発光タンパク質を生成する酸化酵素を作ります。

次に、これらの酵素を液滴に懸濁し、ネブライザーを介してマウスに直接送達しました。吸入されると、各液滴のナノ粒子がマウスの細胞に入り、mRNAから標的タンパク質を生成するように指示されました。

24時間後、肺細胞は生物発光タンパク質の生成を開始しました。これは、mRNA分子が除去されるにつれて、時間の経過とともに適度に低下しました。チームは、長期にわたる肺疾患の治療に必要な安定したタンパク質レベルを維持するために、特定の間隔で投与を繰り返しました。

更なる分析

研究者たちは、メッセンジャーRNAが肺の5つの葉に均等に散らばっていることを発見しました。それは主に微生物防御の活発なエフェクターとして認識されている上皮細胞によって取り込まれました。これらの細胞は、呼吸窮迫症候群や嚢胞性線維症など、多くの肺疾患に関与しています。

チームは現在、これらのナノ粒子を凍結乾燥して吸入器で送達できるようにする方法に取り組んでいます。これは人々にとって薬をより便利にするでしょう。