特發性肺纖維化（IPF）是一種慢性和進行性肺部疾病，會導致永jiu性肺功能喪失及纖維化重塑。在肺泡損傷修復過程中，肺泡II型上皮細胞（AT2細胞）是關鍵的干細胞群體，能夠在損傷后自我擴增并分化為肺泡I型上皮細胞（AT1細胞）。鑒于AT2細胞在IPF進程中的重要作用，維持其干細胞特性以促進肺泡修復被視為一種有前景的治療策略。

與健康肺相比，IPF患者AT2細胞中CYB5R3的mRNA和蛋白水平均顯著下調。這種下調不僅與NAD+/NADH失衡引起的線粒體穩態紊亂有關，還參與了轉化生長因子-β1（TGF-β1）信號通路的異常激活。同時，肺纖維化病理環境中骨形態發生蛋白-4（BMP4）信號持續受到抑制，促進AT2細胞異常增殖和成纖維細胞基質大量合成，最終導致瘢痕形成和肺泡塌陷。因此，提高CYB5R3和BMP4的表達水平均可能有助于恢復肺上皮細胞功能，兩者可作為候選的mRNA治療藥物。

基于mRNA的治療已在病毒疫苗、蛋白質替代療法、基因組編輯和癌癥免疫治療等多個臨床領域展現出安全性和有效性。然而，mRNA療法高度依賴優化的遞送載體和合適的給藥途徑。霧化吸入因操作簡便、可直接靶向病灶等優點，被認為是呼吸系統疾病臨床治療中具有前景的給藥方式之一。同時，納米顆粒遞送系統已廣泛應用于肺部疾病治療研究。靶向呼吸上皮細胞的霧化脂質納米顆粒（LNP）可在肺部有效累積和滯留，是實現基于mRNA的蛋白質替代療法的理想選擇。但霧化過程中的強剪切力，以及肺部粘膜層、吞噬細胞等特異性屏障，在一定程度上限制了吸入mRNA療法的效果。

已有研究表明，采用肺表面成分作為納米顆粒涂層，可通過界面遞送改善其在黏液屏障中的擴散，進而更好地靶向深層肺組織并促進上皮細胞攝取。受此啟發，研究人員將肺表面活性物質中富含的磷脂二棕櫚酰磷脂酰膽堿（DPPC）整合到LNP組分中，制備出具有黏液滲透能力的肺表面活性物質仿生LNP。

基于上述背景，山東大學姜新義教授團隊在《Science Advances》上發表了相關創新性研究成果。該團隊設計了一類基于γ-氨基丁酸（GABA）的可電離脂質，并系統優化了LNP配方，通過體外篩選實現了高效mRNA遞送。優化后的LNP同時封裝并遞送BMP4和CYB5R3兩種mRNA，用以調節AT2干細胞耗竭并進行IPF治療。結果顯示，該mRNA-LNP系統在肺上皮細胞中介導了高水平的蛋白表達，擺脫了肺泡塌陷的困境，顯著延長了纖維化小鼠的存活時間，為臨床治療IPF提供了一種可行的策略。

在吸入LNP的篩選與優化過程中，研究團隊通過簡便的取代和酯化反應，將烷基尾和胺基頭與γ-氨基丁酸連接鍵結合，構建了可電離脂質庫。隨后按照正交設計表制備LNP，所用輔助脂質材料包括DOPE、DPPC、DSPE-PEG2000和膽固醇，主要包載EGFP mRNA或FLuc mRNA用于體外篩選及體內吸入篩選。

研究人員對多種處方的相容性和轉染效率進行了評估。為確定可電離脂質GAE14的最佳配方，他們對GAE14A、GAE14E、GAE14L、GAE14M和GAE14N五種候選處方的粒徑、表面電荷、mRNA包封率及穩定性進行了表征。結果顯示，霧化前后各制劑的zeta電位無顯著變化，但粒徑和多分散系數（PDI）有不同程度增加，包封率也出現下降。其中，GAE14M和GAE14N在霧化后能更好地保留mRNA，而GAE14N在肺上皮細胞中實現了最佳的轉染效率。綜合轉染效率和理化穩定性等因素，研究團隊最終選擇GAE14N處方制備LNP。為進一步提高細胞攝取，他們用DSPE-PEG2000-NHS替代PEG脂質，對LNP進行肺表面活性蛋白A（SP-A）抗體修飾，獲得靶向型SLNPs。共聚焦激光掃描顯微鏡和流式細胞術分析證實，SP-A抗體修飾的SLNPs在MLE12細胞中的攝取效率更高。

經篩選得到的最佳配方為SP-A抗體修飾的GAE14N，其脂質摩爾比為GAE14:膽固醇:DSPE-PEG2000-NHS:DOPE+DPPC=45:25:2.5:10（其中DOPE/DPPC=3/1）。隨后，研究團隊用該處方同時封裝BMP4和CYB5R3 mRNA，系統評估了其體內外遞送效率、蛋白表達、治療效果及生物安全性。

總之，該研究成功開發了一種可吸入LNP，實現了深層肺滲透和胞質mRNA遞送，可介導AT2細胞中CYB5R3和BMP4的高效翻譯。該LNP通過抵抗AT2干細胞耗竭和抑制成纖維細胞異常激活來重塑肺結構，從而有效逆轉IPF。這項工作通過恢復上皮干細胞功能來實現肺泡穩態與修復，為解決IPF可逆治療中尚未被滿足的需求提供了一項創新方案。