脂质纳米粒(LNP)是一种具有均匀脂质核心的脂质囊泡，广泛用于小分子和核酸药物的递送，最近因其作为COVID-19mRNA疫苗递送平台的巨大成功而备受关注。由mRNA诱导的瞬时蛋白表达的应用远不止传染病疫苗，在癌症疫苗、蛋白质替代疗法和罕见遗传病的基因编辑组件等也具有巨大的潜在应用价值。然而，裸露的mRNA本身极不稳定，易被核酸酶和自水解而快速降解。LNP的封装可以保护mRNA不受细胞外RNA酶的影响，并协助mRNA的胞内递送。
 

 

     目前，LNP的内部组织结构问题还没有得到解决。一些报道表明，siRNA-LNP具有一种“夹心”结构，其中siRNA与LNP外部的脂质层相互作用。另一方面，mRNA也可能沿着LNP边缘拉伸，占据“水泡状”LNP内部的水-脂界面，或者占据相互连接的水通道，在水通道中，mRNA可能由于亲水性而发生移位。mRNA也可能从大部分脂质中转移到水泡中。最近，有研究者利用cryo-TEM的研究表明，任何偏离均匀的，球形的LNP(如，多态形状，多层结构，或水泡)都可能提高mRNA转染效率。然而，目前还不清楚改进后的转染是否受到脂质成分分子识别的影响。
 

图：siRNA-LNP的结构。(a)多层囊泡；(b)纳米结构核心；(c)均质核壳；(d)mRNA水化柱
 

    脂质组织的变化也可能受到溶解度的影响。虽然脂质通常在混合前通过加热或超声波进行溶解，但有研究者报道利用小角X射线散射法检测到LNP脂膜中存在胆固醇晶体。脂质组织也可能在暴露于生物环境时改变，当暴露于血清中丰富的蛋白质ApoE时，LNP在表面和核心都发生了重组。围绕RNA递送中脂质组织的悬而未定的问题需要进一步研究。

     纳米粒子容易与蛋白质发生非特异性吸附，进而在界面处形成生物分子冠。纳米粒子表面生物分子冠的形成改变了纳米粒子的表面性质和理化特性，在纳米颗粒的生物分布和吞噬作用中发挥重要作用。ApoE是生物分子冠的组成部分之一，它影响LNP介导的核酸递送。ApoE主要通过肝细胞合成，在肝脏中含量最丰富，这是为什么静脉注射的LNP通常会进入肝脏的部分原因。ApoE通过形成脂质复合物并将其转运到表达低密度脂蛋白受体(LDLR)的细胞，促进LDLR介导的内吞作用，内在地参与胆固醇代谢。这个概念也适用于LNP，有研究证明在缺乏ApoE或LDLR的情况下，与正常条件相比，含有可电离脂质KC2的LNP的细胞摄取显著降低。研究者报道，含有cKK-E12(一种可电离脂质)的LNP在ApoE存在的情况下可以更有效地进入细胞。

 

    LNP配方中的其他脂质也可能与ApoE与LNP结合有关。研究者报道LNP中其他脂质成分相同的情况下，DOPE与ApoE的相互作用大于DSPC，表明磷脂结构的变化改变了ApoE与LNP的结合亲和力。有研究者报道称，ApoE在mRNA-LNP上的吸附导致纳米粒子中脂质成分的重排，当暴露于ApoE时，部分胆固醇从纳米颗粒核心重新定位到外壳上。有研究者报道了PEG含量的改变和PEG-脂质与甘露糖的结合可以控制mRNA在肝脏中的细胞特异性递送。有趣的是，ApoE在大脑和中枢神经系统中也很丰富，星形胶质细胞可以产生ApoE。另有研究者探索通过脑室注射向小鼠递送mRNA-LNP，发现星形胶质细胞成功地摄取了ssPalm-LNP。

 

   
    ApoE并不是单一已知的与细胞摄取差异相关的蛋白质。最近，有研究者证实血清白蛋白允许LNP通过一种ApoE非依赖性的途径进入细胞，表明了其他血清蛋白的重要性。尽管有许多的研究结果，但如何充分利用生物分子冠的潜力尚不清楚。生物分子冠负责免疫系统对LNP的识别、血液循环时间和生物分布，找到控制分子冠成分的方法可以实现细胞、组织或器官的特异性摄取。

 

LNPs组成成分

        LNP四大组成成分相对固定：胆固醇、磷脂、PEG衍生物、阳离子脂质。其中阳离子脂质是灵魂，兼具充分包裹mRNA分子和促进细胞吸收两重作用，是LNP逃离内体的关键成分。阳离子脂质与带负电的 mRNA 结合，可高效包载核酸药物，同时提供正电荷，与带负电荷的mRNA复合，有助于内涵体逃逸。常用的产品有DLin-MC3-DMA，DOTAP.Cl，DC-CHOL等。而聚乙二醇化磷脂可提高粒子稳定性，减少粒子在体内与血浆蛋白的结合，延长体循环时间。例如DMG-PEG2000，DSPE-MPEG2000。新冠疫苗中， Moderna和 BioNTech基本成分一样，阳离子脂质（Moderna）与聚乙二醇脂质（BioNTech）结构极其相似，各组分比例近似，它们用到的脂质体还包括ALC-0159，cholesterol，ALC-0315，DSPS，SM-102等，如表1。

舜纳医工供应相关的mRNA递送LNP组成处方研发级脂质

                     表1：mRNA新冠疫苗中LNP的组成

舜纳纳米所供应毫克级定制式mRNA 疫苗脂质纳米颗粒载体服务

        RNA纳米药物自主研发平台用于治疗或免疫功能mRNA的递送。该平台依赖自主设计的可电离阳离子脂质分子库，辅以机器学习，针对每个管线从多个维度进行层层筛选，包括递送的有效性、安全性和免疫原性等，以期得到最优的个性化可电离阳离子脂质分子及其LNP配方。同时，进一步拓宽mRNA免疫治疗的发展空间。

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