天大王汉杰等利用工程菌作为细胞工厂，实现RNA体内生产及递送

RNA 疗法是一类利用 RNA 分子治疗疾病（包括癌症）的药物。RNA 疗法通过靶向参与疾病过程的特定基因或蛋白质发挥作用，目的是阻断或改变其活性，最终阻止或逆转疾病进展。

RNA 治疗中的的关键点是如何在克服 RNA 的易降解性、难以进入宿主细胞以及潜在的毒性下，高效地将 RNA 递送到目标细胞内，这对于 RNA 治疗是否成功至关重要。

现有的多种递送系统包括基于脂质纳米颗粒(LNPs)、阳离子聚合物和外泌体的多种策略在内，通常需要在体外将 RNA 与载体预组装，这一过程不仅复杂、成本高，还需要严格的环境条件。

为了解决这些问题，近日，来自天津大学的王汉杰团队、徐州医科大学张莹莹团队等机构的研究人员合作取得了重大突破，他们开发了一种新颖的 RNA 递送系统，该系统可以利用工程细菌作为“细胞工厂”，在体内持续生产目标 RNA，RNA 可以与工程菌的外膜囊泡（OMV）自组装，从而促进体内 RNA 递送，为肿瘤治疗带来了新突破。相关研究题为“Utilizing Engineered Bacteria as“CellFactories”In Vivo for Intracellular RNA-Loaded Outer Membrane Vesicles’Self-Assembly in Tumor Treatmen”，发表于 ACS Nano 期刊。

图｜新型 RNA 递送系统的设计图

在该研究中，研究团队首先选用了具有肿瘤靶向能力的益生菌——大肠杆菌 Nissle 1917（EcN）作为“细胞工厂”。通过基因工程技术，他们对 EcN 的基因组进行了改造，使其能够大量产生外膜囊泡。同时，研究团队设计并构建了一个高效的基因回路，这一基因回路在 EcN 内部促进 RNA 的高效合成，并在细胞内自我组装过程中可以自发地将 RNA 封装进 OMVs。

最终，为验证这种自发生产和封装的 OMVs 能否被细胞有效摄取，研究人员还用荧光染料对 OMVs 进行标记。通过共聚焦显微镜和流式细胞术观察发现，OMVs 能够快速进入细胞，并在 12 小时内实现高效摄取。与对照组相比，OMVs 中目标 RNA 的相对丰度显著提高，甚至达到 了 104-107倍的增加。该系统可以有效递送各类 RNA，包括 mRNA、miRNA 和 siRNA，并且具有出色的稳定性和持续性。

图｜该系统可有效并稳定递送各类 RNA

在体内试验中，该 RNA 递送系统也表现出色。在小鼠模型实验中，研究人员建立了皮下肿瘤模型，以递送 PD-L1 siRNA 用于肿瘤治疗为例，发现该系统可以有效下调 PD-L1 基因表达约两倍。值得注意的是，单次注射工程菌即可在体内实现 49.37% 的肿瘤抑制率。

图｜注射工程菌后，小鼠体内肿瘤抑制效果良好

尽管目前的研究仍处于初步验证阶段，但这一创新的 RNA 递送系统已展现出巨大的潜力。未来，研究团队计划进一步优化该系统，提高 mRNA 有效载荷的大小和封装量，并深入探索 OMVs 与 RNA 自组装的具体机制，实现更精准的靶向组装。

随着研究的不断深入，相信这种基于工程菌的 RNA 递送系统有望成为肿瘤治疗领域的一种新型有效手段，为全球癌症患者带来新的希望。期待这一创新成果能够在未来的临床实践中取得更大的突破！

参考文献：

1.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c11412

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