RNA 전달용 하이드로겔

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측정항목 세부정보

RNA 기반 치료법은 유전적 수준에서 질병 개입에 대한 엄청난 가능성을 보여주었으며, 최근 코로나19 메신저 RNA 백신을 포함해 일부는 임상 용도로 승인되었습니다. RNA 치료의 임상적 성공은 RNA 안정성을 향상시키고 세포내 전달을 촉진하기 위한 화학적 변형, 리간드 접합 또는 비바이러스성 나노입자의 사용에 크게 좌우됩니다. 분자 수준 또는 나노 규모 접근 방식과 달리 거시적 하이드로겔은 생분해성, 조정 가능한 물리화학적 특성 및 주입성과 같은 놀라운 기능을 보유한 부드럽고 물에 부은 3차원 구조이며 최근에는 RNA 치료에 사용하기 위해 엄청난 관심을 끌고 있습니다. 구체적으로, 하이드로겔은 RNA 치료제의 방출에 대해 정확한 시공간적 제어를 발휘하도록 설계되어 잠재적으로 전신 독성을 최소화하고 생체 내 효능을 향상시킬 수 있습니다. 이 리뷰는 RNA의 하이드로겔 로딩과 제어 방출을 위한 하이드로겔 디자인에 대한 포괄적인 개요를 제공하고, 이들의 생물의학적 응용을 강조하며, 이 흥미로운 RNA 전달 분야의 기회와 과제에 대한 우리의 관점을 제공합니다.

DNA, 안티센스 올리고뉴클레오티드(ASO), 작은 간섭 RNA(siRNA) 및 메신저 RNA(mRNA)와 같은 핵산 기반 치료법은 다양한 생물의학 응용 분야에서 널리 사용되어 왔습니다. 알려진 모든 생명체에 필수적인 핵산 유형인 RNA 분자는 단백질 발현을 지시하고 표적 유전자를 조절하는 등 다양한 조절 역할을 합니다1,2,3. 지금까지 주로 siRNA와 mRNA 등 여러 가지 RNA 치료제가 다양한 질병에 대해 임상적으로 승인되었으며(표 1), 다른 많은 치료제도 임상 시험에 참여하고 있습니다. mRNA는 신체가 누락되거나 결함이 있거나 기능적인 외인성 단백질(예: 항원)을 만드는 데 도움이 되는 반면, siRNA는 내인성으로 발현되는 단백질이나 병리학적 단백질의 발현을 감소시킵니다5. 또한, 전사 후 수준에서 유전자 발현을 조절하기 위해 마이크로RNA(miRNA) 및 기타 비코딩 RNA도 연구되었습니다6.

RNA의 상당한 치료 잠재력에도 불구하고 효소 민감성, 세포외 및 세포 장벽, 화물이 활성화될 세포 이하 구획으로의 이동 어려움 등 생체 내 전달에 대한 제한 사항이 보고되었습니다1. 따라서 대부분의 임상 단계 RNA 치료법은 화학적 변형(예: 포스포로티오에이트 연결), 리간드 접합(예: N-아세틸갈락토사민(GalNAC)) 또는 비바이러스 나노입자(NP) 전달(예: 지질)을 기반으로 합니다. NP)7. 특히, 화학적 변형은 효소 및 대사 안정성을 향상시키고8, 리간드 접합은 특정 기관 및 세포 유형으로의 전달을 향상시킵니다9. 마지막으로, NP는 캡슐화된 RNA를 보호하고 약동학 및 엔도솜 탈출을 개선합니다10. 그러나 이러한 전달 방법에는 형질감염 효율성11, 기관/세포 전달 특이성12, RNA 안정성13 및 면역 활성화 우회14에 필요한 추가 개선이 필요하므로 완전히 다른 범주의 전달 시스템 개발이 필요할 수 있다는 등 자체적인 한계가 있습니다. 이러한 노선을 따라 최근 RNA 기반 치료제 전달을 위한 대규모 하이드로겔의 사용뿐만 아니라 유전자 침묵 및 단백질 대체에서 면역 조절에 이르는 다양한 생물의학 응용을 탐구하기 위한 상당한 노력이 이루어졌습니다(그림 1)15,16, 17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40.

색상 상자는 암 치료(주황색), 뼈 재생(파란색), 면역 조절(노란색), 심장 복구(빨간색) 및 혈관 신생(회색) 등 생의학적 적용 유형을 나타냅니다. ACpG-STAT3, 시토신-포스포로티오에이트-구아닌-신호 변환기 및 전사 활성화제 3; 덱스트란VS, 덱스트란 비닐설폰; GelMA, 젤라틴 메타크릴로일; 헤파린-티올-개질된 히알루로난-폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트의 티올-개질된 유사체인 HP-HA-PEG; 하이드, 하이드로겔; IL, 인터루킨; MPEG, 메톡시폴리에틸렌 글리콜; 라파마이신의 포유동물 표적인 mTOR; PAA, 폴리아크릴아미드; PCL, 폴리(ε-카프로락톤); PE, 폴리에틸렌; PEG4SH, 테트라티올화 폴리에틸렌글리콜; PEI-DA, 데옥시콜산 변형 폴리에틸렌이민 중합체 접합체; PLA-DX-PEG, 폴리-d,l-락트산-p-디옥사논-폴리에틸렌 글리콜 블록 공중합체; PLK, 세린/트레오닌-단백질 키나제; Rb1/Meis2, 망막모세포종1/meis homeobox 2; RGM, miRNA용 RNA 유전자; SPARC, 산성 분비 단백질과 시스테인이 풍부함15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35, 36,37,38,39,40.