背景
骨骼肌是人体重要的运动与代谢组织，具有自我修复能力。但在严重创伤或大面积肌肉缺损（VML）后，肌肉结构功能难以自行恢复，传统治疗方法如自体肌移植效果有限，患者常面临终身残疾风险。近年来，mRNA技术不仅在疫苗领域大放异彩，还在再生医学中展现出巨大潜力。然而，如何实现mRNA在损伤部位的局部、持续、高效释放，仍是技术难点之一。
近日，在《Journal of Controlled Release》杂志上发表的题为mRNA-LNP hydrogels promote skeletal muscle regeneration in situ研究论文，创新性地结合了脂质纳米颗粒（LNP）递送系统与热敏性凝胶支架，构建了一种“可注射、原位凝胶化”的mRNA递送平台，成功用于促进骨骼肌再生。
期刊 Journal of Controlled Release
IF值 11.5
文中所使用报告基因mRNA (R1016/R1013/R1008)以及用于治疗的NAMPT mRNA定制均由APExBIO提供。
主要实验数据与发现
合成并筛选了系列具有不同链长与取代位置的芳香环离子化脂质，发现间位或对位C12链取代的脂质（mB-C12/pB-C12）合成的LNP递送β-gal mRNA效率显著高于其他脂质（图1a），与商业化转染试剂Lipo2k相当甚至更优。eGFP mRNA递送实验显示，两种脂质在293T和A594细胞中均能高效表达荧光蛋白（图1c）。
图1 可电离脂质介导的细胞内mRNA递送
选用聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（P407）作为热敏凝胶基质，搭载mB-C12 LNP，使用25% P407搭载的LNP在37°C下可在15秒内凝胶化，4°C下则可逆恢复液态，显示出具备良好注射性与温敏性（图2a-d）。Cy3标记mRNA释放实验显示，4小时内约30% mRNA释放，持续释放时间可达数天（图2f）。大腿皮下注射含FLuc mRNA的LNP凝胶后，仅在注射部位检测到生物发光信号，未见主要器官表达（图4h），证明该系统具有优良的局部靶向性。
图2 热敏性mRNA-LNP凝胶的优化与表征
选择人烟酰胺磷酸核糖转移酶（hNAMPT）作为治疗性蛋白，在大鼠VML模型中，单次注射hNAMPT mRNA-LNP凝胶可使缺损面积显著减小，新生肌纤维增多，纤维化面积减少，以及血管密度显著提升（图3b-e），表明hNAMPT mRNA-LNP凝胶对于肌肉修复的治疗潜力。
图3 hNAMPT mRNA-LNP凝胶促进骨骼肌再生
进一步探究重复给药对肌肉修复的影响，分别第0天和第3天进行两次给药治疗，结果显示新生肌肉面积较对照组提升13倍，纤维化率从28%降至16%，血管与神经标志物表达增强（图4），能够进一步促进肌肉再生。综上所述，这些研究结果凸显了mRNA-LNP凝胶在肌肉再生中的潜在应用价值。
图4 重复给药对肌肉再生的影响
小结
本研究成功构建了一种可注射、温敏、负载mRNA-LNP的凝胶系统，具有局部递送，持续释放以及生物相容性高等优点，通过局部缓释hNAMPT mRNA，在大鼠VML模型中显著促进肌肉再生、血管化和神经再支配，为严重肌肉损伤的再生治疗提供了全新策略，也展现了mRNA技术与生物材料交叉融合的巨大潜力。
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