可離子化脂質結構中l(wèi)inker對LNP的理化性質、體內(nèi)外表達和靶向性的影響

圖一、示意圖

材料與方法

可電離脂質的設計與合成：我們設計并合成了一系列具有不同可降解連接子（如酯鍵、碳酸酯鍵、酰胺鍵和脲鍵）的可電離脂質。通過核磁共振（NMR）和質譜技術對這些脂質進行了表征，并評估了它們在乙醇和水/乙醇混合物中的穩(wěn)定性。

LNP的制備與表征：采用微流控混合裝置制備LNPs，并使用動態(tài)光散射（DLS）和zeta電位分析儀對LNPs的粒徑、多分散指數(shù)（PDI）和zeta電位進行了表征。通過瓊脂糖凝膠電泳評估了mRNA的封裝效率。

體外與體內(nèi)轉染效率評估：在HeLa、RAW264.7和HepG2細胞系中評估了不同LNPs的體外轉染效率。通過尾靜脈注射LNPs至C57BL/6J小鼠體內(nèi)，并使用生物發(fā)光成像技術評估了LNPs在主要器官中的分布和mRNA表達水平。

安全性評估：通過ELISA檢測了小鼠血漿中細胞因子（如MCP-1、IL-6、TNF-α和IL-10）的水平，并使用血生化分析儀評估了肝功能標志物（如AST、ALT和ALP）的水平，以評估LNPs的體內(nèi)安全性。

療效評估：在轉移性肺癌小鼠模型中評估了負載偽單胞菌外毒素A（mmPE）mRNA的LNPs的抗腫瘤療效。通過測量肺重量、肺轉移結節(jié)數(shù)和小鼠生存期來評估治療效果。

實驗結果

2.1 可電離脂質的穩(wěn)定性和LNP表征：

在評估了所設計的具有不同連接子的可電離脂質在乙醇和水/乙醇混合物中的穩(wěn)定性后，我們發(fā)現(xiàn)酰胺（如lipid 34）和脲鍵（如lipid 35）連接子的脂質在這兩種溶劑系統(tǒng)中均表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性，未發(fā)生明顯的水解。相比之下，含有酯鍵（如lipid 14）、反向酯鍵（如lipid 32）和碳酸酯鍵（如lipid 33）連接子的脂質在水/乙醇混合物中迅速降解。這些結果表明，酰胺和脲鍵連接子能夠顯著提高可電離脂質的化學穩(wěn)定性，有利于LNPs的長期儲存和應用。

通過微流體混合裝置制備的LNPs，其粒徑、多分散指數(shù)（PDI）和zeta電位等物理化學性質得到了詳細的表征。結果表明，所有LNPs的粒徑均在100 nm左右，PDI均小于0.1，顯示出良好的單分散性。此外，含有酰胺和脲鍵連接子的LNPs具有正zeta電位，而含有酯鍵、反向酯鍵和碳酸酯鍵連接子的LNPs則具有負zeta電位。所有LNPs的mRNA封裝效率均超過95%，進一步通過瓊脂糖凝膠電泳確認了mRNA的完整封裝和保留。

2.2 體外轉染效率：

2.3 體內(nèi)轉染效率與生物分布：

討論

結論

參考文獻：Somu Naidu, Gonna, et al. "Ionizable Lipids with Optimized Linkers Enable Lung-Specific, Lipid Nanoparticle-Mediated mRNA Delivery for Treatment of Metastatic Lung Tumors." ACS nano (2025).