重点关注的基因有效载荷：mRNA、siRNA、CRISPR 等

基因药物利用 DNA 和 RNA 作为有效载荷，可靶向多种不同类型的疾病，是治疗领域前景广阔的前沿技术。这些基因材料可人工合成，用途广泛，并经过临床验证。下文概述了基因药物中使用的关键有效载荷类型，包括其应用、挑战和最新进展。

信使 RNA (mRNA)

mRNA 因其表达健康基因的能力而备受关注，使其成为治疗以前无法治愈疾病（例如某些癌症、传染病和罕见疾病）的强有力疗法。

mRNA 作为药物有效载荷的优势：

• 瞬时表达：mRNA 与基于 DNA 的疗法不同，它的临时活性可确保避免发生与永久基因整合相关的风险。
• 降低免疫反应风险：mRNA 药物不需要病毒载体，从而减少了免疫相关并发症 (1)。

mRNA 可用于生产治疗用蛋白质、肽、疫苗抗原和基因编辑组件（如 Cas9）。非病毒递送是其主要优点，而脂质纳米颗粒 (LNP) 已成为主要的递送系统。LNP 保护 mRNA 不被核酸酶降解，促进细胞摄取，并确保有效的细胞质释放 (2)。

挑战：递送载体必须保护 mRNA 不被降解，并有效释放有效载荷。

最新进展: NanoAssemblr™ 技术创新平台可通过微流体混合实现快速生产可重现的 mRNA 封装纳米颗粒。NanoAssemblr™ 系统通过微调粒度和实现高封装效率，解决了与治疗性 mRNA 递送相关的许多挑战 (3)。

小干扰 RNA (siRNA)

RNA 干扰 (RNAi) 的发现为基因沉寂疗法开辟了新的可能性。siRNA 药物通过使致病基因沉寂而发挥作用，并已通过临床验证。2018 年，美国 FDA 批准了首个通过 LNP 递送的 siRNA 药物 ONPATTRO，用于治疗遗传性淀粉样转甲状腺素蛋白介导 (hATTR) 淀粉样变性 (4)。

siRNA 的优势：

siRNA 提供了一种有针对性的基因沉寂方法，可以治疗以前被认为“无法用药”的疾病。

应用：正在开发的 siRNA 药物可治疗多种疾病，包括：

• 癌症
• 罕见遗传疾病
• 免疫疗法

挑战：与 mRNA 一样，siRNA 也需要防止核酸酶的破坏，并能有效地递送到细胞质中。传统的递送方法存在批次间差异、封装效率低和扩大规模困难等问题。

最新进展：NanoAssemblr™ 技术已经有效地解决了这些难题，确保了 siRNA 负载纳米颗粒的高重现性、更好的封装效率和快速制剂开发 (5)。

用于基因组编辑的 CRISPR/Cas9

CRISPR 可对基因组进行精确编辑，从而改变基因药物的开发。该技术在治疗遗传疾病、癌症和传染病方面具有巨大潜力。

CRISPR 使用 Cas9 核酸酶在一个或多个单导向 RNA (sgRNA) 的引导下切割基因组的特定部分。要成功进行基因编辑，必须将这两种成分有效地递送至细胞质中。

挑战：将 Cas9 和 sgRNA 成分递送至细胞质仍然是一个重大障碍。目前正在探索将 LNP 作为一种最佳递送机制，但其性能仍需优化。

最新进展：研究表明，LNP 为 CRISPR 的递送提供了一种非病毒和可放大性方法 (6)。然而，继续致力于优化基因编辑组件的递送、确保特异性和避免脱靶效应对于临床广泛应用至关重要。

质粒

质粒是一种基于 DNA 的分子，可将治疗基因递送到细胞中。与基于 mRNA 的治疗相比，质粒用途广泛，治疗效果更持久，因此适用于需要持续基因表达的疾病。

应用：

• 基因编辑：质粒可产生向导 RNA 和 Cas9，用于基于 CRISPR 的基因编辑。
• RNAi 通路：质粒可产生进入 RNAi 途径的小 RNA 链，实现类似 siRNA 的基因沉默。
• 治疗性蛋白质：质粒可以编码蛋白质和肽来治疗因蛋白质功能障碍引起的疾病。

挑战：递送入靶细胞仍是一项挑战。质粒既要防止被酶降解，又要有效进入细胞核启动基因表达。

最新进展：基于纳米颗粒的递送系统（如 LNP）已被证明可有效克服质粒递送的诸多挑战，为病毒载体提供了可行的替代方案，并确保了安全和可控的递送 (7)。

蛋白质和肽

蛋白质和肽已被用作治疗癌症、自身免疫疾病和感染的治疗性药剂。与小分子不同，治疗性蛋白质与生物靶点相互作用具有高度特异性，这可减少副作用。

挑战：基于蛋白质的疗法通常会因溶解度问题、聚集和稳定性问题而面临配制困难。此外，蛋白质必须封装到递送系统中，以确保有效运输到靶点。

最新进展：利用 NanoAssemblr ™ 技术生产的质粒-LNP 已用于在体外原代神经元、人类 iPSC 衍生神经祖细胞和神经元中表达外源基因。在动物模型的大脑和肝脏中也已证实基因表达取得了成功。

小分子

小分子仍然是最常见的一类治疗药物，用于治疗癌症、感染和精神疾病等各种疾病。

挑战：虽然小分子与基因有效载荷不同，但在递送方面往往面临类似的挑战，例如：

• 溶解度：小分子必须保持溶解才能有效。
• 靶向性：确保药物到达体内的正确位置对于最大限度地提高疗效和减少副作用至关重要。
• 控释：长期持续释放可改善患者依从度，减少频繁服药的可能。

最新进展：纳米药物为小分子提供了各种递送系统，例如脂质体、聚合物纳米颗粒和胶束。Doxil 等脂质体制剂已经获得批准并投入临床使用 (8)。

纳米颗粒技术的主要优点：

• 精确控制配制条件：NanoAssemblr™  技术可对粒度和可重现性进行精细控制，克服了传统配制方法固有的挑战。
• 可放大性：配备 NxGen™ 技术，NanoAssemblr™ 系统配制工艺本身具有可放大性，可有效实现从实验室规模到临床生产的过渡
  
   

从 mRNA 和 siRNA 到质粒和蛋白质等基因药物有效载荷在治疗各种疾病方面具有变革性的潜力。然而，这些疗法的成功取决于高效、安全的递送系统。纳米技术，尤其是脂质纳米颗粒，改变了这一领域的游戏规则，为临床使用的药物递送、配制和扩大规模方面的长期挑战提供了解决方案。诸如 NanoAssemblr™ 等技术的进步正在引领行业发展，确保这些疗法的安全性、有效性和可放大性。