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新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內外表征

來源:邁安納(上海)儀器科技有限公司   2025年02月20日 17:29  

本文探索了一種新型策略,通過載脂蛋白(Apolipoprotein)融合實現(xiàn)mRNA脂質納米顆粒(LNPs)的自發(fā)抗體功能化。我們的研究證明,這種方法能顯著提高LNPs的靶向遞送效率和生物利用度,同時保持其穩(wěn)定性和生物相容性。這種創(chuàng)新的LNP功能化策略在癌癥治療和其他需要精準遞送的醫(yī)療應用中具有巨大的潛力。


新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內外表征

01


材料與方法


  1. LNP制備:使用標準的LNP制備技術,包括可離子化脂質、輔助脂質、膽固醇和PEG化脂質的混合。在此基礎上,引入載脂蛋白進行融合。

  2. 載脂蛋白融合:通過基因工程技術,將載脂蛋白與靶向抗體進行融合表達,隨后將其整合到LNP的表面。

  3. 表征與測試:采用多種物理和化學方法,如粒徑分析、Zeta電位測定、凝膠電泳和細胞毒性試驗,對制備的LNPs進行表征。通過流式細胞術和熒光顯微鏡觀察LNPs在細胞內的遞送情況。

  4. 動物實驗:在小鼠模型中,評估LNPs的體內遞送效率和生物安全性。通過監(jiān)測血清中抗體水平和組織分布,評估LNPs的靶向性和生物利用度。



02


結果


2.1 抗體功能化LNPs的制備與表征:


我們成功構建了編碼抗體N端信號序列、重鏈和載脂蛋白的融合質粒,以及編碼抗體輕鏈和N端信號序列的質粒。通過共表達這些質粒,我們獲得了與載脂蛋白融合的工程抗體(GrAb)。隨后,我們將GrAb與LNPs在37°C下孵育30分鐘,通過載脂蛋白的強結合力,實現(xiàn)了GrAb在LNP表面的自發(fā)功能化。
動態(tài)光散射(DLS)結果表明,GrAb-LNPs的Z均粒徑和ζ電位與裸LNPs相比無明顯變化,表明抗體功能化過程未對LNP的粒徑和表面電荷產(chǎn)生顯著影響。此外,通過RiboGreen熒光測定法評估了mRNA的封裝效率,結果顯示GrAb-LNPs的mRNA封裝效率與裸LNPs相當,證明了抗體功能化過程不影響LNP的mRNA封裝能力。細胞結果表明,GrAb-LNPs能顯著增強靶細胞的攝取。


新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內外表征

圖一、Grab LNP平臺的構建和表征




新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內外表征

圖二、Grab LNP平臺的體外靶向能力表征


2.2 GrAb-LNPs的靶向遞送效率:


為了評估GrAb-LNPs的靶向遞送效率,我們使用了HER2陽性的SK-OV-3腫瘤小鼠模型。將含有熒光素酶(Fluc)mRNA的DiD標記的LNPs通過靜脈注射給予小鼠,并在不同時間點進行近紅外熒光(NIRF)成像。結果顯示,與裸LNPs相比,HerLNP(即含有針對HER2的GrAb的LNPs)在腫瘤部位的熒光信號顯著增強,且隨時間延長而逐漸增強。這表明HerLNP能夠高效地將mRNA遞送到腫瘤部位。


新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內外表征


圖三、Grab LNP平臺的體內靶向能力表征


2.3 GrAb-LNPs的抗腫瘤效果:


為了評估GrAb-LNPs的抗腫瘤效果,我們將含有p53腫瘤抑制基因mRNA的HerLNP通過靜脈注射給予HER2陽性的腫瘤小鼠。結果顯示,與裸LNPs或對照組相比,HerLNP治療組的小鼠腫瘤體積顯著減小,甚至明顯消退。這表明HerLNP能夠高效地將p53 mRNA遞送到腫瘤細胞內,并上調腫瘤抑制基因的表達,從而抑制腫瘤生長。


新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內外表征


圖四、HER-2靶向的p53 mRNA/LNP的體內抑瘤效果評價


2.4 GrAb-LNPs的生物相容性和安全性:


為了評估GrAb-LNPs的生物相容性和安全性,我們進行了組織學分析。結果顯示,與接受裸LNPs(缺乏抗體修飾)的小鼠相比,接受HerLNP治療的小鼠的主要器官(包括肺、脾、腎和心臟)均未出現(xiàn)結構損傷或毒性。這表明GrAb-LNPs具有良好的生物相容性和安全性。


新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內外表征


圖五、GrAb-LNP的體內安全性評價

03


討論



本研究成功實現(xiàn)了載脂蛋白融合的自發(fā)抗體功能化LNPs,并證明了其在提高遞送效率和生物安全性方面的顯著優(yōu)勢。載脂蛋白的融合不僅增強了LNPs的靶向性,還通過其天然脂質結合能力提高了LNPs的穩(wěn)定性和生物相容性。這一策略為mRNA疫苗和療法的遞送系統(tǒng)提供了新的解決方案,具有廣闊的應用前景。
然而,本研究仍存在一些局限性。例如,載脂蛋白融合的具體機制仍需進一步探究,以優(yōu)化LNPs的制備和遞送過程。此外,雖然本研究在小鼠模型中取得了良好結果,但仍需在更多動物種類和人體中進行驗證,以確保其安全性和有效性。



參考文獻:Park W, Choi J, Hwang J, et al. Apolipoprotein Fusion Enables Spontaneous Functionalization of mRNA Lipid Nanoparticles with Antibody for Targeted Cancer Therapy[J]. ACS nano, 2025.




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