研究表明胆固醇可增强外泌体介导的RNA药物递送

RNA干扰（RNAi）技术由于其在基因表达调控方面的巨大潜力，已逐渐成为治疗遗传性疾病和癌症等疾病的前沿技术。然而，短干扰RNA（siRNA）的有效递送和安全性仍然是其临床应用的关键挑战

外泌体作为天然的纳米级细胞外囊泡，因其优异的生物相容性、稳定性、持久的体内循环时间和精确的组织靶向能力，逐渐成为优化siRNA递送的研究热点。然而，传统的外泌体递送主要依赖于内吞作用，这导致溶酶体中RNA分子的快速降解，从而限制了递送效率

在《自然纳米技术》发表的一项研究中，中国科学院上海药物研究所的甘勇和于妙荣领导的研究小组与浙江大学的胡国庆团队合作，将理论建模与实验研究相结合，揭示了胆固醇在调节外泌体释放RNA药物中的关键作用及其潜在机制

使用可控的膜工程策略，研究人员制备了具有不同胆固醇含量的外泌体，如牛奶外泌体、生姜外泌体和肿瘤细胞衍生的外泌物。利用透射电子显微镜等技术，他们全面表征了这些外泌体的细胞摄取行为

结果表明，增加外泌体膜中的胆固醇含量显著增强了其与靶细胞膜的相互作用，促进外泌体通过膜融合而不是内吞进入细胞，从而绕过溶酶体降解的限制

分子模型还显示，富含胆固醇的外泌体表现出更强的膜变形能力，可以扩大它们与细胞膜的接触面积，从而通过膜融合机制高效地将siRNA直接递送到细胞质中

在体外实验中，富含30%胆固醇（30%Chol/MEs）的牛奶外泌体成功递送PLK1 siRNA，显著下调PLK1 mRNA和蛋白质表达水平，并诱导肿瘤细胞凋亡。其效果明显优于传统转染剂Lipo 2000和RNAiMAX

体内实验进一步证实，30%Chol/MEs/siPLK1可通过口服和静脉注射有效抑制小鼠结直肠肿瘤模型中的肿瘤生长，表明这些特殊的外泌体作为基因治疗载体具有巨大的潜力

总之，成功调节外泌体膜中的胆固醇含量以促进膜融合介导的货物转移，为开发更安全、更有效的基因治疗策略提供了令人兴奋的机会 More information: Yan Zhuo et al, Direct cytosolic delivery of siRNA via cell membrane fusion using cholesterol-enriched exosomes, Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01785-0

Journal information: Nature Nanotechnology