综述:通过脂质纳米颗粒实现RNA干扰:治疗非小细胞肺癌的创新方法

时间:2026年3月25日
来源:Journal of Drug Delivery Science and Technology

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RNA干扰联合脂质纳米颗粒(LNPs)递送系统在非小细胞肺癌(NSCLC)治疗中展现潜力,但面临递送效率低、肺靶向特异性不足及安全性问题。本文系统综述2018-2024年LNPs在NSCLC中的应用进展,涵盖其物理化学特性优化、肺特异性靶向策略、胞内逃逸机制及安全性评估,强调通过成分设计、粒径调控和结构创新提升疗效并降低系统毒性。

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Gabriela Thomazotti Estevez Claro Roberto | Jessica Fagionato Masiero | Marco Antonio Stephano | Nadia Araci Bou Chacra
巴西圣保罗大学药学科学院

摘要

肺癌仍然是全球癌症相关死亡的主要原因,其中非小细胞肺癌(NSCLC)占大多数病例。传统疗法的效果有限,因此需要创新的方法。RNA干扰(RNAi)作为一种精确调节基因的策略应运而生,但其临床应用常常受到不稳定性和递送效率低下等挑战的阻碍。脂质纳米颗粒(LNPs)改变了RNA的递送方式,这一点在疫苗技术中的最新成功应用中得到了证明。尽管取得了显著进展,但实现高效肺部递送并尽量减少脱靶效应仍然是一个重大挑战。本综述评估了用于NSCLC的LNP介导的RNAi疗法的最新进展,重点关注其理化特性、配方策略、内体逃逸机制、肺特异性靶向以及安全性特征。此外,本文还强调了在NSCLC治疗中使用LNPs的持续努力和潜在的未来方向。综述综合了2018年至2024年的研究,旨在最大化治疗效果同时最小化全身毒性。

引言

肺癌目前是全球诊断和致死率最高的癌症类型,这主要是由于其复杂的病因和晚期诊断。根据国际癌症研究机构(IARC)2022年的数据,肺癌占所有癌症病例的12.4%,并导致全球18.7%的癌症死亡。在男性中,肺癌在诊断和死亡率方面均位列首位;而在女性中则排名第二[1]。由于遗传、经济发展和文化因素的影响,不同国家的肺癌发病率和死亡率存在显著差异,这些因素影响了人们接触吸烟、二手烟、柴油排放、氡气和慢性阻塞性肺病等风险因素的情况。
吸烟是最重要的风险因素,因为肺癌的发病趋势与香烟流行的历史密切相关,尽管发病时间有所延迟。在发达国家,男性的肺癌发病率已经达到峰值并开始下降,这得益于早期的烟草控制措施。相比之下,其他地区的肺癌情况因吸烟率和法规执行效果的不同而有所不同。在女性中,与吸烟相关的肺癌通常比男性出现得更晚[2]、[3]。值得注意的是,非吸烟者的肺癌发病率保持稳定或有所增加,已成为全球第五大癌症死亡原因,尤其是在女性和亚洲人群中[4]。
肺癌的治疗方法因类型和阶段而异:I期和II期患者可以从手术结合辅助治疗中受益,而III期和IV期患者通常需要化疗或放疗,但这些方法面临疗效有限、非特异性、生物利用度低和耐药性等问题[5]、[6]。传统化疗会无差别地攻击快速分裂的细胞,从而对癌细胞和健康组织造成广泛的系统毒性副作用[7]。相比之下,靶向治疗专注于识别和攻击癌细胞特有的分子或基因特征。这种方法通常副作用较少,但需要诊断测试来确定LUAD亚型中的相关治疗靶点[8]、[9],并且容易产生耐药性和疾病进展[10]。免疫疗法也取得了良好效果,但也面临耐药性和免疫相关不良事件(IRAEs)的挑战[11]、[12]。
基于RNA的癌症疗法因其能够针对影响耐药性和免疫逃逸的肿瘤变异而受到关注。RNA干扰(RNAi)是一种天然过程,通过检测基因异常来抑制基因表达,利用内源性途径——siRNAs、miRNAs和shRNAs来下调特定基因。例如,靶向VEGF的miRNAs可以减少血管生成和肿瘤进展[14]、[15]。然而,RNAi在临床应用中面临RNA不稳定性、快速肾清除和易水解等挑战。库普弗细胞和脾脏巨噬细胞会清除循环中的RNA,其大小和电荷阻碍了RNA进入细胞,只有不到0.7%的RNA能够进入细胞。裸露的RNA也极易被溶酶体降解[16]。这些障碍导致未经修饰的RNAi在静脉注射后的血清半衰期仅为5到60分钟[17]。
脂质纳米颗粒(LNPs)在过去十年中已成为主要的RNAi递送载体[18]、[19]、[20]。本综述重点关注具有脂质核心的LNPs,包括功能化的品种,但不包括脂质体或脂质-聚合物混合物,因为这些平台具有不同的结构、组成和制造技术[21],值得单独进行综述。LNPs能够保护其负载物免受降解,帮助免疫逃逸,并促进细胞和内体逃逸,提供了一个灵活的递送平台。LNPs的组成和大小的变化对其生物分布和生理效应有显著影响[22]、[23]、[24]。最近关于LNPs用于RNA递送的里程碑包括2018年FDA批准ONPATTRO®(帕替西兰)用于遗传性转甲状腺素蛋白介导的淀粉样变性,以及2021年Moderna的mRNA-1273和辉瑞/BioNTech的BNT162b2疫苗用于SARS-CoV-2[24]、[25]。这些进展推动了使用LNP系统的RNA基础疗法研究。然而,所有获批的制剂都依赖于LNPs在肝脏和脾脏中的自然积聚特性,而肺部治疗则面临自身的挑战[26]、[27]。
本综述独特地整合了专门针对NSCLC的LNP研究的机制和理化见解,提供了使用LNP支持的RNAi工具治疗非小细胞肺癌的最新观点,总结了过去五年相关文献中的结构、药代动力学和药效学方面的进展。

方法论

这项定性文献综述基于2023年10月至2024年2月期间在PubMed上索引的文章,使用关键词“RNA”、“脂质纳米颗粒”和“肺癌”进行筛选。排除了综述文章,最终留下38篇文章进行评估。在详细阅读方法论和表征结果后,确定了21项关于mRNA递送的研究、5项使用脂质体的研究、1项使用非脂质纳米颗粒的研究、2项关于脂质-聚合物混合纳米颗粒的研究。

肺癌:当前概述

肺癌主要分为两大类型:小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)。SCLC以侵袭性强和转移迅速为特征,占肺癌病例的10-15%;而NSCLC占85-90%,包括肺腺癌(LUAD)、肺鳞状细胞癌(LUSC)和大细胞癌(LCC)等亚型[28]、[29]。这两种类型的五年生存率在许多国家通常低于20%

RNA干扰在基因调控中的作用机制

RNA干扰(RNAi)是一种天然的转录后调控机制。常用的非编码RNA(ncRNAs)包括miRNA和siRNA。miRNA是一种长度为18-25个核苷酸的内源性ncRNA,其生物合成过程包括核内和细胞质两个阶段。整个过程可分为五个步骤:起始、RISC加载、激活、靶向和沉默。
起始阶段:miRNA的核内过程始于DNA序列转录为初级miRNA(pri-miRNA)

脂质纳米颗粒的最新进展

成功的LNP-RNA递送系统需要具备足够的稳定性,以保护其负载物,防止全身降解,并将RNAi递送到目标细胞的细胞质中,同时尽量减少毒性和免疫原性[67]。目前市场上或正在临床试验中的大多数LNP-RNA制剂包含四个关键成分:阳离子或可电离的阳离子脂质、辅助脂质(如甾醇和磷脂)以及PEG化脂质[68]。每个成分都发挥着重要作用

用于靶向药物递送的脂质纳米颗粒

在设计用于特定器官靶向的脂质纳米颗粒(LNPs)并推进临床试验时,实现有效的药物递送以产生所需的生物学效应同时最小化脱靶毒性至关重要[115]、[116]。
影响器官靶向的因素有很多。循环时间是关键因素,因为LNPs需要时间在组织中积累。在此过程中,颗粒大小起着重要作用

结论

本综述旨在批判性地评估2018年至2024年间脂质纳米颗粒(LNPs)在RNA干扰(RNAi)递送用于非小细胞肺癌(NSCLC)治疗方面的最新进展,特别关注结构参数、药代动力学、内体逃逸机制、肺部功能化策略和安全性特征。收集的证据表明,LNPs提供了一个有前景的平台,能够克服长期存在的挑战

CRediT作者贡献声明

Gabriela Thomazotti Estevez Claro Roberto:撰写——原始草稿。 Jessica Fagionato Masiero:撰写——审阅与编辑,数据分析。 Marco Antonio Stephano:撰写——审阅与编辑。 Nadia Araci Bou-Chacra:撰写——审阅与编辑,监督

未引用的参考文献

[83]

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

资金支持

本手稿未接受任何外部资金支持。

利益冲突声明

☒ 作者声明没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

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