中国科学院上海药物研究所研究员甘勇、副研究员俞淼荣与浙江大学教授胡国庆合作，揭示了胆固醇在调控外泌体递释RNA药物中的关键作用及其背后的机制，并基于此开发了高效的工程化外泌体RNA递释系统，为基因治疗提供了一种安全高效的递释策略。9月19日，相关研究发表于《自然—纳米技术》。

RNA干扰（RNAi）技术在基因表达调控领域有着巨大潜力，近年来逐渐应用于遗传性疾病和癌症等疾病的治疗中。目前，小干扰RNA（siRNA）的递释效率及安全性两大关键难题，仍限制了RNAi技术在临床中的应用。

外泌体是天然的纳米级细胞外囊泡，具有出色的生物相容性、稳定性、长效的体内循环时间以及精准的组织靶向能力，逐渐成为优化RNA递释的研究热点。然而，天然外泌体进入细胞主要依赖内吞作用，导致其携带的RNA分子易在溶酶体中被迅速降解，从而影响了递释效率。

为解决此难题，研究团队利用外泌体工程化可控修饰策略，定量化调控了不同种类型外泌体中胆固醇的含量（如牛奶外泌体、生姜外泌体、肿瘤细胞来源的外泌体）。研究人员发现，随着外泌体膜中胆固醇含量增加，外泌体与靶细胞膜的相互作用显著增强。此时，外泌体倾向于通过膜融合而非内吞的途径进入细胞，有效避免了溶酶体降解RNA的限制。分子模拟结果揭示，富含胆固醇的外泌体具有更强的膜变形能力，能扩大与细胞膜的接触面积，从而通过膜融合机制将siRNA直接递送至细胞质内。

体外实验结果表明，含30%胆固醇的牛奶外泌体（30% Chol/MEs）可成功递送丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1（PLK1）siRNA，显著下调了PLK1的mRNA和蛋白表达水平，诱导了肿瘤细胞凋亡，效果明显优于传统的转染试剂。体内实验进一步证实，不论是通过口服或静脉注射的方式，30% Chol/MEs/siPLK1均可以在小鼠结直肠肿瘤模型中有效抑制肿瘤生长。

富含胆固醇的外泌体通过膜融合高效递释RNA及微观机制。图片来源于《自然—纳米技术》

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41565-024-01785-0