- 2019-11-25 09:59
來源：香港大學
林嘉穎博士和她的研究團隊
香港大學李嘉誠醫學院 (港大醫學院) 藥理及藥劑學系研究團隊成功研發將信使核糖核酸製成可吸入式乾粉製劑的技術，為全球首個相關研究。該新技術有助促進信使核糖核酸 (mRNA) 的臨床應用，以治療及預防各種肺病。是項研究成果經已於《控制釋放雜誌》（按此瀏覽期刊文章）中發表，成為有關期刊314號的封面故事，並正向美國專利商標局 (USPTO) 申請專利。
研究背景
信使核糖核酸 (Messenger RNA, mRNA) 記錄了蛋白質中胺基酸的排列資料，是細胞用作合成蛋白質的製作藍圖。透過以mRNA作為藥物，可以指示人體自行製造特定的蛋白質，從而達致治療疾病之效。儘管科學家可以透過改變mRNA的排序對應不同的蛋白質，但是現階段如何將mRNA有效率地遞送到細胞之內仍是一個難題，大大窒礙了mRNA的臨床應用。
最近，研究團隊成功研發出一款吸藥製劑，可以安全而有效地將mRNA運送到肺部。此製劑可以發展成治療哮喘、慢性阻塞性肺病和肺癌等呼吸系統疾病的藥物，亦可製成吸入式疫苗，預防諸如流行性感冒等呼吸道傳染病。
吸入式投藥令藥物集中於呼吸道，減少藥物擴散至身體其他系統，藉以改善藥物療效之餘，亦可降低藥物的副作用。傳統的霧氣治療大多使用笨重的噴霧器，病人亦往往要花較長時間（可長達30分鐘）來吸入藥物。霧氣治療中使用的液體製劑亦不利於維持RNA的結構。這一款新型吸藥製劑利用粉體工學技術將mRNA製成可供病人吸入的乾粉，不但可以使RNA的結構變得更穩定，輕便的乾粉吸入器亦方便病人使用，減少整體醫療成本。
吸藥製劑的設計及研究結果
mRNA屬於生物大分子，它的結構並不穩定，容易因物理或酶的作用分解而失去活性。因此，要使信使核糖核酸遞送到細胞內，便要利用轉染媒介 (transfection agent)，以免mRNA在到達細胞前便過早降解。研究團隊從肺表面活性劑中得到啟發，發展出一種生物相容，並與聚乙二醇結合 (PEGylated) 的陽性蛋白肽PEG-KL4。PEG-KL4可模擬肺表面活性劑中的活性蛋白SP-B，它擁有轉染媒介的功能，可以協助mRNA進入細胞之內並誘導轉染。研究團隊應用了噴霧乾燥法 (spray drying) 及噴霧—冷凍乾燥法 (spray freeze drying) 兩種粉體工學技術，將PEG-KL4—mRNA結合物製成乾粉。這些乾粉具備極佳的氣溶膠 (aerosol) 特性，適合作吸入式給藥之用。動物實驗結果顯示，在通過氣管給予乾粉製劑後，肺部可成功合成出目標蛋白螢光素酶 (luciferase)，並維持至少24小時。這些螢光素酶亦只在肺部中檢測得到，說明肺部投藥的方式確實能減少藥物擴散至身體其他部分的機會。
研究意義
研究團隊使用PEG-KL4結合mRNA並將之製成乾粉，是項極具突破性的發明，亦是全球首個將mRNA製成可吸入粉劑，並在動物實驗模型中表現出良好轉染效益 (transfection efficiency) 的研究報告。鑑於重度哮喘、慢性阻塞性肺病、呼吸道傳染病和肺癌等呼吸系統疾病已對世界各國的醫療系統造成極大負擔，現有藥物的效用亦漸見不足，這項研究有望推動將mRNA發展為新一代的醫療藥物。下一步，研究團隊將嘗試應用這項技術來發展可吸入式信使核糖核酸疫苗。與傳統的減活疫苗 (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種，並且可在常溫下運輸或貯藏。當爆發大規模流行病時，吸入式信使核糖核酸疫苗亦可在短時間內生產，有助控制傳染病擴散。
研究團隊
是項研究由港大醫學院藥理及藥劑學系副教授林嘉穎博士領導，第一作者為港大醫學院藥理及藥劑學系博士生邱穎珊；共同作者包括周以德博士（於港大醫學院藥理及藥劑學系取得博士學位，現為悉尼大學博士後研究員），博士生文志恒及廖秋瑩。