心臟改良mRNA的脂質(zhì)納米顆粒遞送：心肌內(nèi)注射后的細(xì)胞靶點(diǎn)和生物分布

研究背景

1.1 LNP特性與組成：

本研究中測(cè)試的LNP制劑由C12–200離子化脂質(zhì)、膽固醇、輔助脂質(zhì)（DOPC或DOPE）和PEG綴合的脂質(zhì)（DMG-PEG）組成。通過調(diào)整這些組分的摩爾百分比，我們制備了三種不同的LNP制劑。結(jié)果顯示，這些制劑在粒徑、電荷、多分散性和modRNA封裝效率方面表現(xiàn)出相似性（圖1）。

1.2 體外轉(zhuǎn)染效率：

圖一、不同成分LNP的表征

1.3 體內(nèi)轉(zhuǎn)染效率

接下來，我們?cè)隗w內(nèi)評(píng)估了所有LNP的遞送效率。通過心肌內(nèi)注射熒光素酶-modRNA LNP，并使用生物發(fā)光成像和組織裂解物分析來量化modRNA的翻譯水平。結(jié)果顯示，與檸檬酸緩沖液中的modRNA相比，LNP介導(dǎo)的modRNA遞送在心臟組織中表現(xiàn)出更高的轉(zhuǎn)染效率（圖3）。此外，我們還檢查了LNP在注射后24小時(shí)內(nèi)的生物分布，發(fā)現(xiàn)LNP主要留在注射部位（左心室壁），而其他器官的LNP再分布水平相對(duì)較低（圖3d和圖S3）。

1.4 心臟細(xì)胞表達(dá)：

為了確定modRNA-LNP在體內(nèi)靶向的心臟細(xì)胞類型，我們進(jìn)行了心肌內(nèi)注射eGFP-modRNA LNP，并在處理后24小時(shí)對(duì)心臟進(jìn)行組織學(xué)處理。eGFP表達(dá)與心外膜細(xì)胞標(biāo)志物WT-1、內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物ERG和成纖維細(xì)胞標(biāo)志物vimentin共定位，表明這些細(xì)胞類型是modRNA-LNP的主要靶點(diǎn)（圖4）。有趣的是，三種測(cè)試的C12–200 LNP制劑顯示出相似的心臟細(xì)胞靶點(diǎn)和轉(zhuǎn)染分布模式，表明C12–200 LNP組成的變化并未影響其心臟細(xì)胞類型轉(zhuǎn)染或器官生物分布。

1.5 DMG-PEG脂質(zhì)摩爾百分比的影響：

我們還測(cè)試了改變DMG-PEG脂質(zhì)摩爾百分比對(duì)心臟modRNA-LNP轉(zhuǎn)染效率的影響。然而，結(jié)果顯示，不同PEG濃度的LNP制劑在心臟轉(zhuǎn)染效率方面沒有顯著差異（圖5）。然而，含有0.5% PEG-LNP的制劑導(dǎo)致了嚴(yán)重的急性毒性跡象，只有3/7只小鼠在注射后24小時(shí)內(nèi)存活。

結(jié)論

參考文獻(xiàn)：Labonia, M. C. I., et al. "Cardiac delivery of modified mRNA using lipid nanoparticles: Cellular targets and biodistribution after intramyocardial administration." Journal of Controlled Release 369 (2024): 734-745.