碘-124 PET 量化 NIS 编码 RNA 的器官特异性递送和表达

Matthias Miederer¹ , Stefanie Pektor 1 , Isabelle Miederer 1 , Nicole Bausbacher 1 , Isabell Sofia Keil 2,

Hossam Hefesha 3 , Heinrich Haas 3 , Ugur Sahin 2,3 and Mustafa Diken 2,3

¹ Department of Nuclear Medicine, University Medical Center of Johannes Gutenberg University, Mainz, Germany

² TRON - Translational Oncology at the University Medical Center, Johannes Gutenberg University Mainz GmbH, Mainz, Germany

³ Biopharmaceutical New Technologies (BioNTech) SE, Mainz, Germany

https://doi.org/10.1186/s13550-021-00753-2

概括

由于基于脂质的纳米粒子开启了将 RNA 输送到体内特定部位的可能性，克服了血液中快速降解的限制，因此开发基于mRNA的疫苗以预防各种传染病以及用于癌症免疫治疗已经引起了人们越来越多的兴趣。在本研究中，RNA脂质复合物纳米粒是由编码mRNA的碘化钠转运体（NIS）与脂质体以不同的电荷比复合而成。我们使用了两种RNA脂质复合物系统：一种是负电荷介导主要在脾内翻译的系统，另一种是正电荷介导主要在肺内翻译的系统。体外表达动力学分析后，小鼠静脉注射mRNA脂质复合物，6h后注射碘。通过PET/MRI成像研究NIS蛋白的功能性翻译。结果显示，与对照RNA脂质复合物（含非编码RNA）相比，脾脏或肺中碘的摄取量迅速增加，除甲状腺、胃和唾液腺（NIS在生理上表达）外，其他器官中的背景量最小。NIS-RNA脂质复合物具有很强的器官选择性和高的靶向背景获取能力，这表明小动物PET/MRI定量测定RNA的器官特异性传递是可行的。

nanoScan PET/MRI 结果

雌性 BALB/c 小鼠静脉注射含有 20μg NIS RNA 的 RNA 脂质复合物。六小时后，静脉注射 6.64±0.66MBq ¹²⁴I。注射 ¹²⁴I 3 小时后，小鼠被麻醉，并通过 nanoScan PET/MRI 在 20 分钟内进行静态成像。此外，每组一只动物被动态成像一小时。

l 与对照-RNA 脂质复合物相比，阴离子 NIS-RNA 脂质复合物的 PET/MRI 显示脾脏中¹²⁴I摄取量的视觉可检测增加。由于相邻胃壁中的高生理 NIS 表达，这种增加仅通过 MRI 与解剖学相关性在视觉上清晰可见。在 PET 成像中，脾摄取表现为胃壁不规则，这在对照动物中未检测到

l 由于更大的器官尺寸和没有相邻的生理 NIS 摄取，由阳离子 RNA 脂质复合物转运的 NIS-RNA 的肺摄取被更清楚地描述

l 来自成像的量化放射性与体外器官中测量的摄取程度很好地匹配，显示与对照 RNA 相比，NIS-RNA 的摄取增强以及肺或脾脏中功能性 NIS 蛋白的表达

l 在动态采集的第一个小时内，肺摄取迅速并保持较高水平

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