[发明专利]MRNA递送的脂质纳米颗粒组合物和方法

说明书

本文公开在靶细胞中调节蛋白的产生的组合物和方法。本文公开的组合物和方法能够减轻与蛋白或酶缺乏相关的疾病。

治疗蛋白和酶缺乏仍然需要新的途径和治疗方法。例如，溶酶体沉积病是由溶酶体功能缺乏导致的约50种的一组稀有遗传性代谢疾病，通常由于代谢所需酶缺乏导致。法布里病(Fabry disease)是酶α半乳糖苷酶(GLA)缺乏导致的溶酶体沉积病，其导致称为神经酰胺三己糖苷(globotriaosylceramide)的糖脂在血管和其他组织中积累，从而引起各种令人痛苦的临床症状。对于某些疾病，类似于法布里病，有需求代替蛋白或酶，该蛋白或酶通常通过细胞分泌至血流内。增加受影响的蛋白或酶的水平或产量的治疗，例如基因治疗，能够提供这些疾病的治疗或者甚至治愈这些疾病。然而，为了该目的使用常规基因治疗一直有多处限制。

常见基因治疗包括使用DNA插入所需遗传信息至宿主细胞内。引入DNA内的细胞通常被一定程度整合至一种或多种转染的细胞的基因组内，使得引入的遗传物质可在宿主中长期作用。尽管这种持续的作用可以有巨大益处，但外源性DNA整合至宿主基因组内也可具有许多不利作用。例如，将引入的DNA插入完整基因内，可能导致妨碍或者甚至完全消除内源基因的作用的突变。因此，使用DNA的基因治疗可导致对治疗的宿主中关键遗传功能的损害，例如，消除或者有害地降低关键酶的产生或者中断调解细胞生长的关键基因，这导致未调节或癌性细胞增殖。此外，使用常见的基于DNA的基因治疗，所需基因产品的有效表达是必须的，从而包含强的启动子序列，这也可导致在细胞中常见基因表达调节的非期望改变。也可能，基于DNA的遗传物质导致引入非所需抗-DNA抗体，反过来，这可触发可能的致命免疫应答。使用病毒载体的基因治疗途径也能够导致不利的免疫应答。在一些情况下，病毒载体甚至可整合至宿主基因组内。此外，制备临床级别病毒载体也昂贵和耗时。使用病毒载体对引入的遗传物质的靶向递送也难于控制。因此，尽管已经评估使用病毒载体递送分泌的蛋白的基于DNA的基因治疗(美国专利No.6,066,626；US2004/0110709)，但由于这些各种原因这些途径受到限制。

递送编码分泌的蛋白的核酸的这些现有途径的另一障碍是最终产生的蛋白的水平。在血液中难以达到所需蛋白的显著水平，并且量维持时间不长。例如，通过核酸递送产生的蛋白量未达到正常生理水平。参见，例如，US2004/0110709。

与DNA相比，使用RNA作为基因治疗剂则基本上更加安全，因为：(1)RNA未涉及稳定地整合至转染的细胞的基因组内，从而消除以下忧虑：引入的遗传物质破坏必需基因的正常功能，或者导致引起有害或致癌作用的突变；(2)有效地翻译编码的蛋白无需外源性启动子序列，从而也避免有害的副作用；(3)与质粒DNA(pDNA)相比，信使RNA(mRNA)缺乏免疫CpG基序，从而不会产生抗-RNA抗体；以及(4)由于RNA的相对较短的半衰期，由于基于mRNA的基因治疗导致的任何有害作用具有有限的持续时间。此外，mRNA不需要进入细胞核内执行它的功能，但DNA必须克服该主要障碍。

基于mRNA的基因治疗过去使用不多的一个原因是mRNA远远不如DNA稳定，特别是当它达到细胞的细胞质处以及将它暴露于降解的酶时。在mRNA中糖部分的第二个碳上羟基的存在导致空间位阻，该空间位阻妨碍mRNA形成DNA的更加稳定的双螺旋结构，因而使得mRNA更加容易水解降解。因此，直至最近，普遍认为mRNA对于抵抗转染方案太不稳定。RNA稳定修饰上的进展激起对在基因治疗中使用mRNA替代质粒DNA的更多兴趣。诸如阳离子脂质或高分子递送媒介物的某些递送媒介物也可帮助保护转染的mRNA远离内源性RNA酶。然而，尽管增加了修饰的mRNA的稳定性，但将mRNA以使得可达蛋白产生的治疗水平的方式体内递送至细胞内仍然是个挑战，特别是对于编码全长蛋白的mRNA。尽管对编码分泌的蛋白的mRNA的递送已经有预估(US2009/0286852)，但是通过体内mRNA递送实际产生的全长分泌的蛋白的水平尚不得而知，并且也没有理由期望其水平超出由基于DNA的基因治疗的水平更高。