新干粉制剂技术有望预防各种肺病

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香港大学医学院药理及药剂学系研究出有效吸药制剂,能把有效药物传递到肺部,估计将发展成治疗呼吸系统疾病药物及吸入式疫苗,可预防呼吸道病病及治疗多种肺病。

港大学医学院药理及药剂学系研究团队成功研发将「信使核糖核酸制」成可吸入式干粉制剂的技术,为全球首个相关研究。该新技术有助促进信使核糖核酸(Messenger RNA,mRNA)的临床应用,以治疗及预防各种肺病。是项研究成果经已于《控制释放杂志》(Journal of Controlled Release)中发表,成为有关期刊封面故事,并正向美国专利商标局(USPTO)申请专利。

mRNA

信使核糖核酸(Messenger RNA,mRNA)记录了蛋白质中胺基酸的排列资料,是细胞用作合成蛋白质的制作蓝图,透过以mRNA作为药物,可以指示人体自行制造特定的蛋白质,从而达致治疗疾病之效。尽管科学家可以透过改变mRNA的排序对应不同的蛋白质,但是现阶段如何将mRNA有效率地传送到细胞之内仍是一个难题,窒碍了mRNA的临床应用。

吸入式投药令药物集中于呼吸道,减少药物扩散至身体其他系统,改善药物疗效之余亦降低药物的副作用,现时传统的雾气治疗大多需使用笨重的喷雾器,病人亦往往要花较长时间(可长达30分钟)来吸入药物。雾气治疗中使用的液体制剂亦不利于维持RNA的结构。

最近,港大研究团队成功研发出一款吸药制剂,利用粉体工学技术将mRNA制成可供病人吸入的干粉,使RNA的结构变得更稳定,轻便的干粉吸入器亦方便病人使用。由于制剂可安全有效地将mRNA传递到肺部,故可发展成治疗哮喘、慢性阻塞性肺病和肺癌等呼吸系统疾病的药物,以及制成吸入式疫苗,预防诸如流行性感冒等呼吸道传染病,减少整体医疗成本。

吸药制剂的研究机理

mRNA属于生物大分子,结构并不稳定,容易因物理或酶的作用分解而失去活性。因此,要令mRNA传送到特定的细胞内需要利用转染媒介(Transfection Agent),以免mRNA在到达细胞之前过早降解。研究团队从肺表面活性剂中得到启发,发展出一种生物相容并与聚乙二醇(PEGylated)结合的阳性蛋白肽PEG-KL4。PEG-KL4可模拟肺表面活性剂其中一种拥有转染媒介功能的活性蛋白B(Surfactant Protein-B,SP-B),从而协助mRNA进入细胞之内并诱导转染。研究团队应用了喷雾干燥法(Spray Drying)及喷雾 —— 冷冻干燥法(Spray Freeze Drying)两种粉体工学技术,将PEG-KL4/mRNA制成干粉。这些干粉具备了气溶胶(Aerosol)特性,适合作吸入式给药之用。动物实验结果显示,在通过气管给予干粉制剂后,肺部可成功合成出目标蛋白萤光素酶(Luciferase),并可维持至少24小时。这些萤光素酶亦只在肺部中检测得到,说明肺部投药的方式确实能减少药物扩散至身体其他器官的机会。

研究意义

研究团队使用PEG-KL4/mRNA并将之制成干粉是项突破性发明,亦是全球首个将mRNA制成可吸入粉剂,并在动物实验模型中表现出良好转染效益(Transfection Efficiency)的研究报告。鉴于重度哮喘、慢性阻塞性肺病、呼吸道传染病和肺癌等呼吸系统疾病已对世界各国的医疗系统造成极大负担,现有药物的效用亦渐见不足,这项研究有望推动将mRNA发展为新一代的医疗药物。下一步,研究团队将尝试应用这项技术来发展可吸入式mRNA疫苗。与传统的减活疫苗(Live-attenuated Vaccine)或非活性疫苗(Inactivated Vaccine)相比,吸入式mRNA疫苗可由病人自行接种,并且可在常温下运输或贮藏。当爆发大规模流行病时,吸入式mRNA疫苗亦可在短时间内生产,有助控制传染病扩散。3

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