2019年11月21日
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，病⼈亦往往要花較⻑時間（可⻑達 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。
鳴謝
此項研究由國家⾃然科學基⾦⾯上項⽬ (No. 81573373)、醫療衞⽣研究基⾦ (No. 15140962)、香港研究資助局優配研究⾦ (No. 17301918; 17300319) 及香港⼤學基礎研究種⼦基⾦ (No.201711159172) 資助。
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