一种病毒样纳米粒子核酸药物递送系统、制备方法及应用技术方案

本发明专利技术公开了一种病毒样纳米粒子核酸递送系统的制备方法及应用，模拟包膜病毒的结构特征，克服脂质纳米粒子核酸递送系统的局限性，通过采用衣壳蛋白模拟肽替代LNP中的可离子化脂质，降低了对人体的毒副作用，并且，具有比LNP更高的递送效率，病毒样纳米粒子结构还能对递送核酸提供更高的保护效果及更加稳定的结构。本发明专利技术所记载的技术方案可用于mRNA、DNA、siRNA、基因编辑等核酸产品的递送，并最终应用于疫苗生产以及靶向药物的制备之中。应用于疫苗生产以及靶向药物的制备之中。应用于疫苗生产以及靶向药物的制备之中。

【技术实现步骤摘要】
一种病毒样纳米粒子核酸药物递送系统、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于核酸药物领域，具体涉及了一种核酸药物递送系统、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的主要作用是携带和传递遗传信息。核酸药物基于DNA和RNA分子，用于疾病的预防、诊断和治疗。核酸药物包括反义核酸（ASO）、小干扰RNA（siRNA）、微小RNA（miRNA）、小激活RNA（saRNA）、信使RNA（mRNA）、适配体（aptamer）、核酶(ribozyme)、抗体核酸偶联药物（ARC）等。
[0003]传统的小分子化药和抗体药物多是通过与靶点蛋白结合，抗体药物只能针对细胞膜和细胞外蛋白发挥作用，核酸类药物通过与蛋白质表达相关的基因进行调节，对细胞内外和细胞膜蛋白均可发挥调节作用。
[0004]多数核酸类药物的作用基础是碱基互补配对原则，只需知道靶基因的碱基序列，核酸药物设计较为容易，可以简单地通过重新排列A，G，C，T（U）的序列而成为新的药物。核酸药物有望成为继小分子化药和抗体药物后的第三大类型药物，核酸药物能够以化学药物或抗体药物无法靶向（例如mRNA和miRNA）的分子作为作用靶点，有望对传统药物疗效不佳的疾病产生突破性的进展，比如难以治疗的遗传疾病、癌症以及某些病毒感染。
[0005]核酸类药物研发成功与否的关键因素是递送系统，核酸是阴离子大分子，无法穿透细胞膜进入细胞内。必须研发出高效安全的药物递送系统，以解决核酸药物递送、稳定性、脱靶效应等难题。核酸递送系统可分为病毒载体和非病毒载体，病毒载体在基因治疗中应用较多，但由于其免疫原性、致瘤性、和有限的容量使得其在核酸药物中应用相对较少；而非病毒载体应用相对更多，如人工合成聚合物（polymer）、脂质粒子（liposome或LNP），或者将核酸药物与特定的配体结合使其能够靶向特定的细胞，如GalNAc、多肽、抗体等。
[0006]脂质纳米颗粒（Lipid Nanoparticle，LNP）是目前核酸药物研究应用较多的非病毒递送系统之一，LNP能够安全而有效地递送核酸。LNP是目前比较成熟的一个技术平台，用来递送RNA药物、疫苗或基因编辑工具。目前已经有使用LNP的核酸药物获批，例如Alnylam公司获批的siRNA药物Onpattro。2020年年末，BioNTech和Moderna的新冠mRNA疫苗也是采用的LNP递送新冠病毒抗原mRNA，疫苗有效性超过了90%以上，并在疫情控制中发挥了重要的作用。相对其他类型的核酸药物递送系统而言，LNP具有很多优势，比如核酸包封率高并且能够有效转染细胞，组织穿透性强，细胞毒性和免疫原性低，更有利于递送药物等优势，这些优势使LNP成为目前最为成功的核酸递送系统。LNP是由可电离脂质、饱和磷脂、胆固醇和聚乙二醇（PEG）四种脂质组成的稳定的纳米颗粒。可电离脂质促进mRNA自主聚集成病毒大小的颗粒和mRNA在细胞质中的释放，PEG延长了复合物的半衰期，胆固醇作为一种稳定剂，可提高复合物的稳定性，磷脂支持形成脂质双层结构。通过调节四者之间的比例可以调控LNP的大小。
[0007]尽管LNP递送系统取得了一定程度的成功，但还存在不小的局限性。首先，LNP中的阳离子脂质的胺基头部对人体细胞有一定的毒副作用，此外，其毒副作用也与PEG脂质有
关；LNP递送的mRNA包涵体逃逸率偏低; LNP递送的核酸一般被动靶向至肝脏,极大限制了核酸药物适用范围;此外,LNP由于结构的问题，稳定性较差，通常需要在超低温下运输及储存。此外，LNP递送系统的核心壁垒是专利的问题。Arbutus公司在2009年的US8058069和2015年在中国申请的CN1021192178专利对于核酸和阳离子脂质混合物进行了全面的保护，预计到2029年到期。核心专利内容包含一种或多种活性剂或治疗剂的新型稳定脂质颗粒，制备脂质颗粒的方法和递送或应用脂质颗粒的方法，核酸
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脂质颗粒中占50
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65%的阳离子脂质；包含磷脂和胆固醇或其衍生物的非阳离子脂质，磷脂占比4
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10%，胆固醇或其衍生物占总脂质的30
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40%。抑制颗粒聚集的缀合脂质，占总脂质的0.5%到2%。LNP的专利问题未来可能构成严重的隐患。
[0008]经过亿万年的进化，病毒是完美的核酸（DNA及RNA）递送系统，能够将病毒基因组准确的递送进入细胞浆和细胞核中。病毒有两种类型：包膜病毒及无包膜病毒，无包膜病毒仅由核酸和蛋白衣壳组成，包膜病毒在核衣壳外面包裹来源于宿主细胞的脂质双层，病毒通过表面的膜蛋白与细胞受体结合感染细胞。基于病毒的核酸递送系统在基因治疗中应用较多，但在大规模应用的场景中具有多种局限性。病毒载体具有非常强的免疫原性，多次应用后产生抗体免疫和T细胞免疫，导致病毒载体递送的效率下降，此外，人体存在对于某些病毒载体的免疫记忆，导致初次使用病毒载体时效率就降低。病毒载体通常采用细胞内包装，导致生产成本很高，不适合用于大规模应用的预防性疫苗。

技术实现思路

[0009]针对
技术介绍
中存在的技术缺陷，本专利技术提出一种核酸药物递送系统、制备方法及应用，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：一种病毒样纳米粒子核酸递送系统，该病毒样纳米粒子核酸递送系统具有包膜病毒的结构特征，包括内部递送的核酸分子、包裹核酸且模拟病毒衣壳蛋白功能的衣壳蛋白模拟肽、以及最外层的脂质双层分子。
[0010]作为本专利技术进一步的技术方案，所述衣壳蛋白模拟肽由三部分组成，包括处于N
‑
端的肉豆蔻酸、处于中间且来源于病毒的膜融合肽及处于C
‑
端的组氨酸
‑
赖氨酸富集区。
[0011]作为本专利技术进一步的实施方式，所述衣壳蛋白模拟肽的N
‑
端采用其它脂肪酸包括月桂酸, 豆蔻酸、软脂肪酸、硬脂肪酸、花生酸及胆固醇中任一种修饰。
[0012]作为本专利技术进一步的技术方案，所述衣壳蛋白模拟肽的膜融合肽为任意病毒来源的融合肽、任意非病毒来源的天然膜融合肽或是人工合成膜融合肽中任意一种。
[0013]作为本专利技术进一步的技术方案，所述衣壳蛋白模拟肽C
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端为包含组氨酸
‑
赖氨酸的重复序列，用于与核酸结合形成复合物，在具有溶酶体的酸性环境下激活后，破坏溶酶体膜，并释放核酸进入细胞浆。
[0014]作为本专利技术进一步的技术方案，所述衣壳蛋白模拟肽在递送核酸形成复合物后能与核酸外层的脂质双层结合，共同形成稳定的类似包膜病毒的病毒样纳米粒子，其中，脂质双层采用近似于病毒外膜的具有膜融合功能的中性脂质或阴离子脂质。
[0015]作为本专利技术进一步的技术方案，所述衣壳蛋白模拟肽为以下任意一种序列：Pep1：Myristoyl
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AVGIGAVFLGFLGAAGKHKHKHKHKHKHC；Pep2：Myristoyl
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种病毒样纳米粒子核酸递送系统，其特征在于，该病毒样纳米粒子核酸递送系统具有包膜病毒的结构特征，包括内部递送的核酸分子、包裹核酸且模拟病毒衣壳蛋白功能的衣壳蛋白模拟肽、以及最外层的脂质双层分子。2.根据权利要求1所述的病毒样纳米粒子递送系统，其特征在于，所述衣壳蛋白模拟肽由三部分组成，包括处于N
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端的肉豆蔻酸、处于中间且来源于病毒的膜融合肽及处于C
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端的组氨酸
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赖氨酸富集区。3.根据权利要求2所述的病毒样纳米粒子递送系统，其特征在于，所述衣壳蛋白模拟肽的N
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端采用其它脂肪酸包括月桂酸, 豆蔻酸、软脂肪酸、硬脂肪酸、花生酸及胆固醇中任一种修饰。4.根据权利要求2所述的病毒样纳米粒子递送系统，其特征在于，所述衣壳蛋白模拟肽的膜融合肽为任意病毒来源的融合肽、任意非病毒来源的天然膜融合肽或是人工合成膜融合肽中任意一种。5.根据权利要求2所述的病毒样纳米粒子递送系统，其特征在于，所述衣壳蛋白模拟肽C
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端为包含组氨酸
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赖氨酸的重复序列，用于与核酸结合形成复合物，在具有溶酶体的酸性环境下激活后，破坏溶酶体膜，并释放核酸进入细胞浆。6.根据权利要求1或2所述的病毒样纳米粒子递送系统，其特征在于，所述衣壳蛋白模拟肽在递送核酸形成复合物后能与核酸外层的脂质双层结合，共同形成稳定的类似包膜病毒的病毒样纳米粒子，其中，脂质双层采用近似于病毒外膜的具有膜融合功能的中性脂质或阴离子脂质。7.根据权利要求1或2所述的病毒样纳米粒子递送系统，其特征在于，所述衣壳蛋白模拟肽为以下任意一种序列：Pep1：Myristoyl
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AVGI...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福胜，
申请(专利权)人：深圳复生命生物医药有限公司，
类型：发明
国别省市：