2024-08-22

Inhalable mRNA Nanoparticle with Enhanced Nebulization Stability and Pulmonary Microenvironment Infiltration 

□ 흡입을 통한 mRNA 전달 개선을 위한 신규 나노입자 iLPX 개발     ※ (iLPX) ionizable liposome-mRNA lipocomplex 이온화 가능한 리포좀-mRNA 리포복합체

 ○ 기존 Lipid nanoparticles (LNPs) 폐 전달 시, 안정성 문제 및 폐 미세환경 부적응 한계 존재

 ○ 한계 해결을 위한 신규 ionizable liposome-mRNA lipocomplex -mRNA 복합체, iLPX 개발

   - 본 iLPX는 안정적 구조 외에도 폐의 저혈청 환경 및 폐 계면활성제(Pulmonary Surfactant, PS)층을 통과할 수 있도록 설계됨

   - 강한 소수성 상호작용으로 분무화(nebulization, 분무치료) 안정성 유지, PEG(Polyethylene glycol) 배제로 폐 계면활성제 상호작용 촉진

   - 외부 물리적 힘에 저항하도록 설계되어 분무화 후에도 안정성 유지, 폐 세포로 이동 용이함

□ 폐 mRNA 전달을 위한 흡입 가능한 나노입자 플랫폼 설계

 ○ mRNA 치료제는 기존 치료제보다 안전성, 효과성, 비용 효율성 면에서 주목 받고 있음

 ○ LNPs를 사용한 mRNA 표적 세포 전달, 전신투여시 높은 전사 효율 및 생체 적합성 확인

   - 폐 깊숙한 세포로 mRNA 전달을 위하여 나노입자 크기 5 μm 이하로 aerosolized

   - 흡입된 aerosol 및 PS 간 상호작용, 폐 세포에 도달하는 입자를 둘러싼 보호막 역할 

   - PS는 호흡 과정에서 squeeze-out 기작을 통해 폐 장벽을 통과하여 순환함

□ IH-iLPX의 물리화학적 특성     ※ (IH-iLPX) Inhalation-optimized iLPX 흡입 기능 최적화된 iLPX

 ○ 기존 LNP보다 더 높은 안정성을 가짐, 분무화 후 LNP보다 2.9배 높은 단백질 발현 확인 (기존 LNP 구조는 분무화 중 불안정해짐)

   - 분무화 후에도 mRNA 무결성, 전사 효율 유지 (기존 LNP 전사 효율 대폭 감소)

   - Cryo-TEM이미지를 통해 호흡기 분무 치료 후에도 형태를 유지 확인 (기존 LNP 막 구조 완전 손상)

 ○ IH-iLPX는 mRNA를 안정적으로 보호하며, RNase 처리후에도 LNP보다 전사 효율 감소가 적음

   - PS 캡슐화 현상으로 mRNA를 RNase로부터 보호, 폐 내 안정적 전달 가능

□ 폐에서 흡입된 IH-iLPX 분포도 

 ○ IH-iLPX 흡입 후 폐 내에서만 단백질 발현 관찰, 흡입 24시간 후 최대 발현 확인

   - 폐 깊은 조직 내 고르게 분포됨, 특히 폐포 및 기도 내 높은 mRNA 전달 효율

   - 단일 세포 분석을 통해 폐 상피세포에서 IH-iLPX가 LNP보다 많은 mRNA 전달 확인

 ○ 폐 상피세포 표적으로 다양한 폐 질환 치료 잠재려 확인, 질환 환경에 따라 조정 가능한 플랫폼

 ○ mRNA 및 화학 약물 동시 전달 가능성 확인, 수용성 약물 누수 문제로 최적화 필요

□ 흡입형 IH-iLPX의 폐 및 전신 생체 적합성 확인

 ○ 자연 유래 성분 구성, 높은 생체 적합성, 중성 pH으로 독성 부재, 임상 적용 가능성 높음

   - PEG가 부재 IH-iLPX 사용 시, 임상적 부작용(아나필락시스, 과민반응 등) 감소 가능 

 ○ 대조군 실험쥐 BAL(기관지폐포세척액) 비교, 염증성 사이토카인 농도 및 백혈구 수 유사 수치 확인, 조직 미손상 확인

   - 혈액 검사 결과 간독성 또는 전신 염증 징후 부재, 높은 안전성 확인

   - ARDS(Acute respiratory distress syndrome) 등 질환 모델로 부터 포-모세혈관 장벽 손상 확인, 전신 노출 증가 발생이 가능함에 따라 추가 연구 필요 

□ IH-iLPX 연구개발 주요결과 요약

 ○ 분무화 안정성, 폐 미세환경 적합성, 지질 이중층 및 PEG-free 구성 설계

   - 기존 LNPs 보다 26.3배 높은 단백질 발현, 물리화학적 특성, mRNA 보호, 전사 효율 유지

   - 폐 상피세포로 mRNA 효율적인 전달 가능, 다양한 폐 질환 치료를 위한 플랫폼 활용 기대

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