研究人員已經發現了mRNA到達細胞中修改或傳遞遺傳信息的地點和方式，這被認為是開發新療法的一個關鍵過程。脫氧核糖核酸（DNA）含有生命發展和維持所需的遺傳信息。這種信息通過信使核糖核酸（mRNA）傳遞，以製造蛋白質。基於mRNA的治療方法有可能解決各種疾病的未滿足需求，包括癌症和心血管疾病。mRNA可以被傳遞到細胞，以觸發目標蛋白質的生產、降解或修改，這是其他方法不可能做到的。
這種方式的一個關鍵挑戰是能夠將mRNA送入細胞內，使其能夠被翻譯成蛋白質。mRNA可以被裝入脂質納米顆粒（LNPs）–以保護mRNA並將其送入細胞。然而，這個過程並不簡單，因為mRNA在到達其在細胞內部的作用場所–細胞質之前必須通過膜。
MPI-CBG主任Marino Zerial團隊的研究人員是用高分辨率顯微鏡觀察分子在細胞中的進入路線的專家，如mRNA。他們與來自阿斯利康的科學家合作，後者向研究人員提供了他們為治療方法開發的脂質納米粒子原型，以跟蹤細胞內的mRNA。該研究發表在《細胞生物學雜誌》上。
“為了傳遞，mRNA必須進行一次漫長的旅程。封閉在脂質LNP氣泡中，它需要首先進入細胞，”Marino Zerial解釋說。“LNPs到達細胞表面，在那裡它們與受體結合。然後它們被帶入被稱為內體的專門的膜封閉隔間。在這一點上，mRNA在細胞內，但被兩道屏障包圍，即脂肪泡和內體壁，或者更正確地說，膜。mRNA所面臨的挑戰是如何逃出這兩道屏障，到達細胞質，在那裡作為模板製造蛋白質。我們知道，只有極小部分的RNA分子能夠逃到細胞質中。”
內化的“貨物”分子，如LNPs，首先被運送到“早期”內體。這些是物流中心，將“貨物”分子分配到細胞內的各個目的地。它們要麼將分子回收到細胞表面，要麼在晚期內體和溶酶體中降解它們。到目前為止，人們認為mRNA是利用晚期內體的非常酸性的內容從晚期內體中逃脫的。
該研究的第一作者Prasath Paramasivam解釋說：“通過單分子顯微鏡技術，我們第一次可以看到細胞內的LNP中的mRNA。我們還捕捉到了mRNA的實際逃逸過程，它發生在回收內體的小管中，而回收內體只是呈弱酸性。”Zerial說：“我們的結果暗示，將LNP-mRNA送入晚期內體對傳遞有反作用，只會增加細胞的毒性。這些發現有助於更詳細地了解mRNA逃離內體的機制。”
Marino Zerial總結說：“由於內體逃逸效率較低，用於mRNA的LNP遞送系統有必要使用高劑量。知道了mRNA的去向以及它如何逃離內體，我們就能開發出更好的載體，以更低的劑量進行更有效的傳遞。我們可以改進mRNA傳遞系統，使其可以用於治療性應用，例如癌症治療。”