信使RNA(mRNA)纳米药物是一项突破性技术，促成了首个获批的COVID-19疫苗的开发，最近获得了诺贝尔医学或生理学奖。但mRNA在药物应用方面的潜力预计将远远不止于此——它可以为治疗和预防疾病开辟新的机会，例如病毒和细菌感染、癌症、心血管疾病以及炎症和自身免疫性疾病。它还可以改变治疗性蛋白质干预的广阔领域。
许多目前处于不同开发阶段的新型mRNA纳米药物将来可能会上市。mRNA在药品中的所有应用的一项要求是，它们需要在合适的递送系统中配制，每个系统都针对不同的功能进行设计，并根据预期应用和递送途径针对治疗产品的需求进行优化。
基于脂质的纳米粒子是脂肪类分子的微小液滴，充当mRNA的保护性包装。它们的特性取决于成分、结构、制造协议和其他条件。
纳米颗粒的一个重要方面是它们的尺寸。就其性质而言，纳米颗粒的尺寸可能会略有不同，有些比平均值小一些，有些比平均值大一些。粒径可以对例如给药后制剂的稳定性和行为产生影响。因此，控制药品内部的粒径以评估和确保其质量非常重要。
汉堡EMBL、美因茨约翰内斯古腾堡大学、PostnovaAnalyticsGmbH和BioNTechSE的科学家开发了一种新方法，可以精确阐明此类药品中所有颗粒的大小、结构以及内部携带的RNA分子数量。该研究是基于lipoplex配方进行的，这是BioNTech开发的一种mRNA递送技术。该工作发表在《科学报告》杂志上。
该项目负责人之一海因里希·哈斯(HeinrichHaas)表示：“到目前为止，测量所有这些与尺寸相关的特性非常困难;因此，通常只确定平均值。”“通过我们的新方法，我们可以通过一次测量一次性确定产品中所有纳米粒子的许多与尺寸相关的特征。这些信息对于评估产品质量非常有用。”
该方法也适用于其他药品的调查。
“脂质体是另一种类型的药物纳米颗粒，多年来一直用于治疗癌症或真菌感染等传染病，”美因茨约翰内斯古腾堡大学的项目负责人PeterLangguth说。
“现在，市场上甚至有仿制药脂质体产品，而且可能还会有更多产品。新方法在评估这些仿制药与原研药的质量方面非常有用，并将为进一步的高端产品铺平道路。以更合理的成本提供优质药品。”
二合一的方法
这种新方法之所以如此强大，是因为它结合了两种技术：非对称流场流分离(AF4)和小角度X射线散射(SAXS)。AF4将基于脂质的纳米粒子与mRNA纳米药物的其他部分分离，并根据其大小对它们进行分类。
SAXS使科学家能够确定分选粒子的结构和数量。为了明确地做到这一点，一次必须只分析一种类型的颗粒，这就是为什么将分选和测量相结合如此重要的原因。
SAXS是汉堡EMBL所应用和提供的关键技术之一，为欧洲及其他地区的学术界和工业界的研究人员提供服务。EMBL汉堡PETRAIII同步加速器上的SAXS光束线现在配备了AF4设备(在PostnovaAnalyticsGmbH合作者的帮助下建立)，这不仅将为研究药物纳米粒子，而且为其他类型的研究开辟新的机会。
“这两种工具的结合现在可以用于许多不同的科学领域，”汉堡EMBL的研究员MelissaGraewert说。
“除了帮助创造新药之外，我们还可以利用它们来了解不同大小的颗粒如何在复杂的生物系统中相互作用。例如，我现在使用这种新装置来仔细检查称为纳米塑料的非常小的塑料碎片，它是如何相互作用的?污染我们的水域，可以被其表面的结合蛋白覆盖。一个关键问题是，这种蛋白质屏蔽是否使纳米塑料能够穿过我们的血液，可能到达不同的器官，因为它们可能不再被我们的免疫系统识别为异物。”
这项工作是EMBL汉堡、BioNTechSE和约翰内斯古腾堡美因茨大学之前几项合作研究的后续工作，这些研究探索了如何更好地配制mRNA并将其传递到人体细胞中。科学家们正在继续合作研究，进一步探索mRNA纳米药物的应用。
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