RNA干擾(RNAi)是一種細胞用以調控基因表達的自然現象，自從1998年被發現以來引起了大量研究人員的興趣。遺傳信息通常是從細胞核中的DNA傳送到蛋白質合成的細胞器核糖體。短干擾RNA (siRNA) 通過結合到攜帶RNA指令的信使RNA（mRNA）分子上，在mRNA到達核糖體前摧毀它們從而破壞基因表達過程。

Anderson實驗室和Alnylam 制藥正開發的是一種由脂質制成的siRNA傳遞納米顆粒，在一些動物研究中這些siRNA傳遞納米顆粒在關閉癌基因上取得了一些成功，當前正在對肝癌患者開展臨床試驗。納米顆粒往往會在肝臟、脾臟和肺臟中聚集，因此肝癌是一個天然的靶點，而將這樣的顆粒靶向其他器官的腫瘤則一直很困難。

Anderson 說：“當你想到轉移性癌癥，你就不會只想停留在肝臟，你還會想到達更多不同的位點。”

另外一個實現RNAi希望的障礙就是找到不損傷機體健康組織的短鏈RNA傳遞途徑。為了避免那些可能的副作用，Anderson和他的同事們決定嘗試在一個由DNA構成的簡單包裝物中傳遞RNA。利用核酸折紙技術（使得研究人員能夠構建DNA短片段的3D形狀），他們將6條DNA鏈融合在一起構建出了一個西面體（一個6邊4面的錐體）。隨后將單個的RNA鏈附著到四面體的每個邊上。

“對于核酸折紙尤其令人興奮的是你可以制造出分子上相同的顆粒，確定每個原子的位置，”Anderson說。

為了讓這些顆粒靶向腫瘤細胞，研究人員將三個葉酸分子附著到了每個四面體上。還可以用短蛋白質碎片讓顆粒靶向各種腫瘤。

利用核酸折紙，研究人員更好地控制了顆粒的成分，使得更易于構建出尋找正確靶點的相同的顆粒。克里夫蘭臨床醫院Lerner研究所生物醫學工程學教授Vinod Labhasetwar表示脂質納米顆粒通常就不是這種情況。“利用脂質顆粒，你不能確定顆粒的哪些部分真正到達了靶組織，”Labhasetwar說。

循環和積累

在對移植人類腫瘤的小鼠研究中，研究人員發現一次注射，核酸納米顆粒在血液中的循環半衰期為24分鐘，足夠時間到達它們的靶點。Anderson 說DNA四面體似乎保護RNA避免了被腎臟快速吸收和排泄，而上述情況通常會發生在直接RNA給藥中。

“如果你采用一種短干擾RNA，將它注入到血流中，它通常只在血流中循環6分鐘。如果你利用折紙方法生成更大的納米顆粒，它會提高避免腎臟排泄的能力，因此延長在血液中循環的時間，”他說。

研究人員還發現核酸納米顆粒積聚在了腫瘤位點。顆粒傳遞的RNA被設計靶向一種熒光素酶基因，其已經被添加到腫瘤細胞中使它們發光。研究人員發現在處理小鼠中，熒光素酶活性下降了超過一半。

該研究小組目前正在設計靶向促進腫瘤生長基因的納米顆粒，也在致力研究關閉與其他遺傳疾病相關的基因。