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。

图. LNP包载递送并释放mRNA

 根据脂质相和整体极性的不同，脂膜可能会夹带水分，从而改变膜的流动性或变形性，进而影响脂膜融合。膜水合作用也可能影响对pH的潜在响应性，pH是一种关键的环境触发因素，通常用来启动核酸的释放。LNP在其生命周期中遇到的pH变化如下图所示。当LNP进入细胞内空间时，会被困在内体中，而内体在成熟为溶酶体时逐渐酸化。因此，脂膜中较高的水分含量可能会影响酸化动力学，并有助于膜的快速失稳。有研究者用Laurdan分析法检测siRNA-LNP中脂膜的失稳对pH的响应，发现膜水合作用与基因沉默效率呈正相关。
 

   
图：LNP的在体代谢周期（pH变化）

 
 关于膜水合作用的一个有趣的观点是，由31P NMR实验证明了siRNA-LNP的含水量比相同配方的mRNA-LNP的含水量要少，这可能是由于亲水性mRNA链的长度更长的结果。这些结果进一步证实了研究者的观点，他们发现到低N/P比的KC2-LNP每个纳米粒包含更多的mRNA和脂质，且具有较高的介电常数，表明低N/P比的LNP比高N/P比的LNP发生更多的水化作用，更高的RNA溶剂化也进一步提高转染效率。mRNA-LNP可能对环境变化更加敏感，尽管pH敏感性的变化可能与生物过程的时间尺度无关。暴露于生物环境中的重组使LNP外壳的水化问题进一步复杂化。

    LNP固有的水环境也对其长期稳定性构成了威胁。在正常环境条件下，纯核酸可以通过外源RNase降解或自水解迅速变质。虽然LNP可以保护核酸不被酶降解，但由于热力学因素(如最小化相分离)，LNP倾向于聚集，导致核酸在纳米粒子融合时丢失，最终影响转染效率。低温储存和冷冻干燥可能会保存RNA，但会由于形成冰结晶而破坏LNP，加入蔗糖等冷冻保护剂似乎可以缓解这一问题。有趣的是，LNP可能会根据储存条件改变它们对器官的优先摄取，这可能是由于它们发生重组的结果。

 值得注意的是，Pfizer/BioNTech和Moderna疫苗的储存条件要求不同，这表明LNP配方的变化可能会显著改变核酸亲和力和LNP稳定性。目前还没有确定的方法来加速这些非晶体材料的稳定性测试，意味着必须在离散的时间点对稳定性进行经验评估，如差示扫描量热法(DSC)等热方法可能为LNP降解提供有价值的测定。最终，需要对LNP自组装有更好的了解，才能预测基于LNP的RNA疗法的下游特性。

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

    LNP是一种可高度个性化设计的核酸递送载体，在mRNA疫苗递送中显示出巨大潜力。此外，LNP在罕见病和癌症治疗方面的潜在价值也不容忽视。mRNA疗法可以帮助产生治疗性蛋白质，以恢复受损组织或器官的功能。全球范围内已经进行了大量的研究设计和完善LNP的单个组分，以便高效、安全地递送目标核酸。                                                                                                 

 

                                                                                                                                                                                                                    

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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