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前言

　　脂質納米粒(LNP)是一種具有均勻脂質核心的脂質囊泡，廣泛用于小分子和核酸藥物的遞送，近因其作為COVID-19mRNA疫苗遞送平臺的巨大成功而備受關注。由mRNA誘導的瞬時蛋白表達的應用遠不止傳染病疫苗，在癌癥疫苗、蛋白質替代療法和罕見遺傳病的基因編輯組件等也具有巨大的潛在應用價值。然而，裸露的mRNA本身極不穩(wěn)定，易被核酸酶和自水解而快速降解。LNP的封裝可以保護mRNA不受細胞外RNA酶的影響，并協(xié)助mRNA的胞內(nèi)遞送。2021年8月，Gaurav Sahay等在Accounts of Chemical Research上發(fā)表綜述，討論了LNP在RNA遞送中的核心作用，對LNP的設計及其更廣泛的應用具有重要的借鑒意義。

介紹

　　近年來，脂質納米粒(LNP)已成功作為RNA疫苗和療法的遞送平臺。裸露的RNA是一種帶負電荷的親水性大分子，由于細胞膜的靜電排斥，難以進入細胞，且易被無處不在的RNA酶迅速降解。因此，需要保護性外殼才能進入細胞。因為細胞膜主要由脂質組成，利用脂質囊泡包封RNA可通過細胞膜并將RNA釋放到細胞質中。因此，囊泡首先應該是一種帶正電的脂質，能夠結合帶負電的RNA。然而，由永久性陽離子脂質組成的囊泡由于能與帶負電的細胞膜發(fā)生靜電作用而引起細胞毒性，脂質結構已經(jīng)發(fā)展成為能夠對內(nèi)體酸性環(huán)境響應而帶正電荷的分子。

圖1：LNP的結構

　　目前，LNP由結構脂質(模擬細胞膜并屏蔽正電荷)和聚(乙二醇)修飾脂質(防止LNP聚集和與生物環(huán)境發(fā)生不必要的相互作用)。個siRNA-LNP藥物Onpattro獲得FDA批準，mRNA-LNP COVID-19疫苗(Comirnaty)的成功以及Moderna的COVID-19疫苗獲得緊急使用授權(EUA)是該領域的里程碑性事件。基于LNP的遞送平臺對于核酸遞送是安全的，且同樣適用于各種治療性貨物遞送。盡管如此，目前還沒有適用于所有疾病的萬能解決方案，因此持續(xù)性的LNP優(yōu)化工作依然在進行。

LNP的制備

　　LNP的制備取決于自組裝能力，即脂質成分發(fā)生分子間相互作用而自發(fā)組織成納米結構實體。首先，帶負電荷的核酸和帶正電荷的脂質之間通過靜電結合，然后，通過脂質組分之間的疏水作用和范德華作用進行組裝，進而形成LNP。由于脂質化學的多樣性、核酸的獨特性以及兩者混合的時間特性，自組裝早期階段的表征和對LNP終性質相關影響的研究依然具有挑戰(zhàn)性。LNP制備方案至少會在兩方面影響自組裝產(chǎn)物：LNP的均勻性和核酸負載效率。

　　LNP制備方法很多，包括脂質體擠出法、薄膜水化法、納米沉淀法、微流控以及沖擊射流式混合法等。其中，常用的方法是水相和脂質成分快速混合法。微流控法具有良好的重復性，但是對于中試生產(chǎn)而言，微流控通量小，無法實現(xiàn)，輝瑞公司采用的是Knauer的IJM設備，該設備采用沖擊式射流混合法，此設備通量大，沒有一次性耗材等特點，在這次大規(guī)模生產(chǎn)中大放光彩。

LNP配方成分

　　目前,經(jīng)典的LNP的脂質成分通常包括四種：可電離脂質(或陽離子脂質)、輔助脂質，膽固醇，聚乙二醇化脂質(PEG-脂質)。

　　■ 陽離子脂質(CLs)和可電離脂質(ILs)

　　陽離子脂質(CLs)和可電離脂質(ILs)可通過靜電相互作用啟動自組裝的步。含有陽離子脂質的脂質復合物仍然廣泛用于核酸遞送。然而，由于毒性問題和缺乏體內(nèi)效力，已基本被pH響應性可電離脂質所取代。LNP配方中，生理pH下可電離脂質表現(xiàn)為中性，而在內(nèi)體的酸性環(huán)境中則帶正電荷。由于有效性和毒性特征的大程度改善，pH依賴性的電離能力使可電離脂質成為核酸遞送的合適材料。可電離脂質在配方中的占比通常為總脂質的30%?50%。目前，許多研究致力于微調(diào)可電離脂質的性質以進一步提高效率，尤其在難以到達的人體組織中遞送效率的提高。陽離子脂質和可電離脂質的整體結構可分為三個部分：(1)頭部、(2)連接片段、(3)尾部。

圖2：CLs和ILs的整體結構

　　頭部

　　可電離脂質的頭部基團通常帶有正電荷。頭部基團的大小和電荷密度主要參與包裹核酸，穩(wěn)定LNP，與細胞膜相互作用及促進內(nèi)體逃逸等過程。常見的可電離脂質僅包含一個頭部基團、有時也包含幾個頭部基團。典型的頭部基團包括胺(伯胺、仲胺、叔胺、季胺)、胍、雜環(huán)基團等。臨床上使用的可電離脂質(DLin-MC3-DMA, SM-102, ALC-0315)包含叔胺頭部、可發(fā)生pH依賴性的離子化。ALC-0315和 SM-102的頭部基團還含有一個末端羥基，可以減少頭部基團的水化作用，提高與核酸的氫鍵相互作用，從而可能提高轉染能力。

圖3：部分ILs的結構、cpKa和cLogP

　　連接片段

　　連接片段可以將頭部與尾部連接起來，有時連接片段也會隱藏在尾部內(nèi)(SM-102、ALC-0315)。連接片段會影響LNP的穩(wěn)定性、生物降解性、細胞毒性和轉染效率。常見的連接片段如圖2所示。可電離脂質可能包含一個或多個連接片段；而大多數(shù)可電離脂質只包含一種類型的連接片段，原因可能是容易合成。連接片段可分為不可生物降解(如醚類和氨基甲酸酯類)和可生物降解(如酯類、酰胺類和硫醇類)兩類。生物可降解連接片段是，因為通?？稍隗w內(nèi)快速清除，可多次劑量使用和減少副作用。DLin-MC3-DMA、ALC-0315和SM-102都含有酯鍵連接片段。其中SM-102的酯基周圍的修飾會影響LNP的清除、配方穩(wěn)定性和轉染效率。

　　尾部

　　疏水性尾部會影響pKa，親脂性，流動性和融合性，從而影響LNP的形成和效力?？呻婋x脂質通常含有1~4條疏水尾部，其中包含8~20個碳原子。尾部可以是飽和/或不飽和的脂肪鏈，其不飽和程度可通過調(diào)節(jié)膜不穩(wěn)定的相關性質影響核酸遞送。DLin-MC3-DMA有兩條亞油基尾部，而ALC0315和SM-102則有兩條分支飽和尾部，被認為具有錐形幾何形狀，促進內(nèi)體膜不穩(wěn)定性和核酸的胞質內(nèi)釋放。

　　可電離脂質性質

　　可電離脂質可當作是一種多組分分子，其中每一部分都必須設計，以安全有效地包裝和遞送核酸。了解可電離脂質的整體特性也有助于下一代可電離脂質的開發(fā)和設計。其中計算pKa(cpKa)是主要參數(shù)，可以通過計算機容易獲得。可電離脂質的cpKa通常為9-10.5。近研究表明，cpKa與實際pKa非常接近。可電離脂質的cpKa可影響相應LNP配方的整體pKa，當可電離脂質的cpKa約為8.5~10.5時，LNP的pKa大約為6~7?？呻婋x脂質的cpKa和LNP的pKa之間的差值似乎是一致的，約為2?4個單位。因此，cpKa可用于指導新型可電離脂質的設計。

　　可電離脂質的另外兩個性質參數(shù)是cLogP和cLogD，分別表示分子在非電離和電離狀態(tài)下的親脂性。近，Rajappan的工作研究了pKa、cpKa和cLogD對siRNA-LNP遞送效率的影響，發(fā)現(xiàn)cLogD為10-14的可電離脂質的效果好。因為常見的可電離脂質的cLogP值在15?20的范圍內(nèi)，因此，可電離脂質的親脂性也應該用于設計下一代可電離脂質。由于可電離脂質的電離性(cpKa)和親脂性(cLogP)可以影響從與核酸形成初始復合物到終納米顆粒的形成和貨物遞送的過程，因此，同時考慮cpKa和cLogP將加速有效可電離脂質的開發(fā)。然而，還需要更多的研究來進一步證實這種結論。

圖4：iPhos兩性脂質

　　除了傳統(tǒng)的陽離子脂質和可電離脂質外，還有兩性脂質。近的一項研究中，Liu等合成了一個包含500多個分子的兩性脂質庫，稱為iPhos。iPhos由胺基、短疏水尾巴和磷酸基團連接片段組成。研究認為帶負電荷的磷酸基團促進了膜的融合并誘導了內(nèi)體逃逸，其中配方9A1P9可以優(yōu)先將目的核酸遞送到肝和肺。

　　總之，可電離脂質的各部分性質能夠影響LNP的整體配方和生物學特性。在過去的50年里，大量的系統(tǒng)性研究致力于設計理想的可電離脂質。其中一些可電離脂質已被FDA批準用于基因貨物的遞送。然而，還需要大量的研究設計能夠高效遞送不同類型基因貨物的無毒非肝靶向可電離脂質。

　　■ 膽固醇

　　膽固醇是一種天然豐富的細胞膜成分，常作為LNP配方的結構脂質。LNP配方中膽固醇占比約20?50%。膽固醇是動物細胞膜的豐富成分，通常從羊毛等天然原料中大量提取。膽固醇在細胞攝取中的作用很長一段時間一直被忽視。研究發(fā)現(xiàn)，用天然植物甾醇(如β-谷甾醇和氧化膽固醇衍生物)取代LNP配方中的膽固醇，可以顯著改善mRNA的遞送，可能由于內(nèi)吞途徑中不同的脂質運輸和LNP內(nèi)體逃逸的增強的結果。雖然目前還不完全清楚為什么含有β-谷甾醇的LNP更有可能逃脫溶酶體途徑，但它們的形狀多態(tài)性和多層結構組織可能會使內(nèi)體膜變形或延長核酸釋放的時間框架。膽固醇主要存在于LNP的外殼，這解釋了為什么對固醇結構進行修飾可能會引起LNP表面的組織變化。

圖5：膽固醇和β-谷甾醇

　　此外，近的研究表明，當接觸載脂蛋白E(ApoE)時，膽固醇會從LNP核心轉移到脂質外殼上。這些結果表明，與可電離脂質相比，雖然膽固醇相對惰性，但膽固醇及其衍生物可能影響細胞識別途徑。然而，關于LNP配方中膽固醇的修飾，仍然存在許多未知和挑戰(zhàn)。例如，植物甾醇沒有膽固醇那么豐富，供應稀少，生產(chǎn)成本高，可能會阻礙它們在LNP配方中的應用；原料的性質和相應的痕量雜質可能會導致LNP的批次差異性。固醇和脂質的立體化學也可能對LNP配方產(chǎn)生潛在影響，如立體化學是否會影響脂質的識別、運輸和循環(huán)利用? 不同對映體在LNP表面的脂質堆積是否有顯著差異? 這些問題的答案需要進一步的研究探索。

　　■ 磷脂

　　磷脂有助于包裹核酸和穩(wěn)定LNP。與其他組分相比，針對于它們的研究相對較少，通常配方中占比為總脂質的10%?20%。磷脂通常也作為LNP配方的結構脂質，因為它們可以自發(fā)地組織成脂質雙層，且較高的相變溫度增強LNP的膜穩(wěn)定性。與細胞膜類似，磷脂位于LNP的外圍。這些脂質通常是半合成的。例如，磷脂酰膽堿通常來源于蛋黃和大豆等天然原料，并且可以進行化學修飾(如增加脂肪酸尾巴)。

圖6：DSPE、DOPE和DGTS的結構

　　1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸膽堿(DSPC)是一種臨床用于siRNA療法Onpattro和SARS-CoV-2 mRNA疫苗的LNP中的結構脂質。DSPC的結構由磷脂酰膽堿頭部基團和兩個飽和的18碳尾部組成，兩個尾巴形成緊密堆積的脂質雙層。在LNP中，DSPC主要位于納米粒子表面和在納米粒核心中的較為邊緣位置。1,2二油?；?sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DOPE)是另一種常用于LNP臨床前研究的磷脂。DOPE的不飽和尾巴不僅形成了更具流動性的脂質層，而且能夠形成六角相(HII)的組織形式，HII相能夠促進脂質膜與內(nèi)體膜的融合，導致核酸的胞質釋放。

　　一些研究表明，與DSPC相比，DOPE-LNP可以提高RNA的轉染效率。近Zhang等報道，靜脈給藥后，包含DOPE的C12-200 LNP可在肝臟中積累，而包含DSPC的C12-200 LNP則在脾臟中積累，證明了結構脂質對LNP生物分布的影響。Sahay等發(fā)現(xiàn)在MC3-LNP中，用天然糖脂替代DSPC會影響mRNA的轉染效率，植物來源的膜脂質1,2二棕櫚酰-sn-甘油-3-o-4'-(N,N,N-三甲基)高絲氨酸(DGTS)隨著不同給藥途徑具有不同的轉染效率?？傊?，這些研究表明結構脂質在基于LNP的RNA遞送中具有重要作用。

　　■ PEG修飾脂質

　　PEG修飾的脂質(PEG-脂質)是LNP中調(diào)控半衰期和細胞攝取的一個重要組分。LNP組裝時，由于親水性和大體積，PEG鏈位于納米粒子的外殼上。與其他納米載體一樣，PEG為LNP提供了一個外部聚合層，以阻止血清蛋白吸附和單核吞噬細胞系統(tǒng)的攝取，延長了體內(nèi)的循環(huán)時間。PEG還可以防止納米顆粒在儲存過程和血液中的聚集。此外，PEG-脂質的數(shù)量可能決定顆粒的大小。PEG-脂質的另一個潛在目的是實現(xiàn)LNP的表面功能化。功能化的PEG-脂質可以將LNP與配體或生物大分子生物偶聯(lián)。例如，Singh等使用DSPE-PEG-胺與透明質酸偶聯(lián)，實現(xiàn)腫瘤靶向；Parhiz等采用DSPE-PEG-馬來酰亞胺與抗體偶聯(lián)。雖然PEG對LNP的穩(wěn)定性和生物偶聯(lián)具有重要意義，但其解吸對細胞轉染也至關重要。PEG從LNP中脫落的PEG可以通過血清蛋白(如載脂蛋白和白蛋白)進行調(diào)理，這些蛋白是LNP的受體介導的內(nèi)吞作用的關鍵效應因子。Akinc等證實ApoE與LNP結合，實現(xiàn)低密度脂蛋白受體(LDLR)介導的肝細胞內(nèi)化。

圖7：PEG-脂質結構

　　由于PEG-脂質能夠抑制ApoE與LNP的結合，過量的PEG-脂質對LNP的細胞攝取和轉染可能產(chǎn)生不利影響。由于與ApoE容易結合，含有較少PEG-脂質的LNP似乎更有效遞送核酸。PEG-脂質的脂鏈長度也是決定解吸速率的重要因素。Mui等報道，PEG從LNP膜上的脫落程度與PEG-脂質中脂鏈的長度成反比，因為PEG-脂質和LNP膜之間的疏水相互作用隨著PEG-脂質的脂鏈長度的增加而增加。

　　Suzuki等認為PEG脫落速度也可能影響抗PEG抗體的產(chǎn)生，并造成重復給藥的并發(fā)癥。靜脈注射用的LNP配方中PEG-脂質含量很少超過2%。然而，致密的PEG層可能有利于實現(xiàn)肝外靶向。Lee等研究表明，含有5%的PEG-脂質的LNP腫瘤積累高于含有2.5%的PEG-脂質的LNP。Lokugamage等證明PEG-脂質對于霧化LNP的遞送至關重要。因此，LNP中PEG-脂質的數(shù)量和類型可能需要根據(jù)臨床需要進行仔細調(diào)整。

LNP性質

　　LNP的平均粒徑和粒徑分布是LNP質量和各種應用適宜性的重要初始決定因素。這些特征通常通過動態(tài)光散射(DLS)進行表征。通常，LNP的佳粒徑為20?200nm，因為這個大小使LNP足夠牢固以承受流體流動(如血液和淋巴)，同時允許LNP穿過間質。LNP大小通常通過改變PEG-脂質的量或混合參數(shù)(如流速和體積比)來調(diào)節(jié)。LNP的大小可能會影響LNP的內(nèi)化、生物分布、降解和清除，且不同的應用可能需要不同的粒徑大小。例如，小鼠模型中，皮下給藥時，45nm-siRNA-LNP的遞送效率好，而靜脈給藥時，80nm-siRNA-LNP則有效。然而，在嚙齒動物和非人靈長類動物中對不同mRNA-LNP粒徑大小的比較表明，當肌肉注射LNP時，非人靈長類動物對粒徑大小并沒有那么敏感。

　　LNP的表面電荷負責與細胞膜和生物環(huán)境發(fā)生相互作用。因為細胞膜帶負電荷，表面帶負電荷的LNP會與細胞膜產(chǎn)生排斥，不會被細胞吸收。另一方面，帶正電荷的LNP可能會直接破壞細胞膜，造成細胞毒性。這是可電離脂質在LNP設計中至關重要的原因：初，含有可電離脂質的LNP是電中性的，可以避免任何不必要的靜電相互作用，但在內(nèi)體酸性pH時會獲得正電荷。通常通過Zeta電位測量來評估LNP的表面電荷。這種技術通常用于評估膠體的聚集。雖然沒有嚴格的分類，但如果zeta電位在?20和+20 mV之間，則認為表面電荷較弱。

圖8：SORT-LNP

　　調(diào)節(jié)LNP表面總電荷的一種常用方法是調(diào)節(jié)N/P比值，即可電離脂質(N，代表陽離子胺)與核酸(P，代表陰離子磷酸)的比值。Carrasco等報道在含有可電離脂質KC2的LNP中，增加N/P比可以增加表面電荷和包封率。此外，將永久帶電的脂質引入LNP中可能會改變器官的優(yōu)先攝取傾向，且不增加表面電荷。Cheng等在小鼠中實現(xiàn)了基于脂質電荷的選擇性器官靶向(SORT)：在LNP配方中添加帶正電的脂質會優(yōu)先靶向肺組織轉染，而帶負電的脂質則直接優(yōu)先靶向脾臟轉染。

圖9：脂質的形狀結構

　　脂質堆積可能會影響許多參數(shù)，從膜的水化和變形能力到細胞攝取和貨物釋放。簡而言之，每種脂質都可以用一個取決于極性“頭”和非極性“尾”所占體積的堆積參數(shù)來描述。結構均勻的脂質形成圓柱形結構和層狀相，而不均勻脂質則形成六角相、立方相和膠束相。反六角相(HII)似乎顯著地促進了脂膜的融合。目前，在RNA-LNP遞送領域，非層狀相的可控制備相對少見，如立方相。然而，當存在環(huán)境觸發(fā)因子時，LNP可能會發(fā)生結構變化。Heyes等利用31P NMR波譜研究了含有一系列帶有不同脂質尾部的陽離子脂質的脂質顆粒的相變行為發(fā)現(xiàn)，從層狀到六角轉變溫度(TBH)較低的脂質更易于發(fā)生膜融合，終的基因沉默效率也證明了這一結果。

　　同樣，膜不穩(wěn)定理論提出，由于可電離的脂質暴露于晚期內(nèi)體的酸性pH環(huán)境下，可電離脂質和內(nèi)體膜中的磷脂之間的靜電相互作用導致膜破裂。Liu等近的一項工作利用這一概念，報道了當一種新型可電離脂質暴露于模擬內(nèi)體時，由31P NMR譜顯示六角相形成的證據(jù)。雖然pH誘導結合是脂質材料常見的機制，但相關報道也提出其他導致內(nèi)膜不穩(wěn)定的方法。

圖10：可電離脂質實現(xiàn)膜不穩(wěn)定

　　根據(jù)脂質相和整體極性的不同，脂膜可能會夾帶水分，從而改變膜的流動性或變形性，進而影響脂膜融合。膜水合作用也可能影響對pH的潛在響應性，pH是一種關鍵的環(huán)境觸發(fā)因素，通常用來啟動核酸的釋放。LNP在其生命周期中遇到的pH變化如圖11所示。當LNP進入細胞內(nèi)空間時，會被困在內(nèi)體中，而內(nèi)體在成熟為溶酶體時逐漸酸化。因此，脂膜中較高的水分含量可能會影響酸化動力學，并有助于膜的快速失穩(wěn)。Koitabashi等用Laurdan分析法檢測siRNA-LNP中脂膜的失穩(wěn)對pH的響應，發(fā)現(xiàn)膜水合作用與基因沉默效率呈正相關。

圖11：LNP在其生命周期中遇到的pH變化

　　關于膜水合作用的一個有趣的觀點是，由31P NMR實驗證明了siRNA-LNP的含水量比相同配方的mRNA-LNP的含水量要少，這可能是由于親水性mRNA鏈的長度更長的結果。這些結果進一步證實了Carrasco等的觀點，他們發(fā)現(xiàn)到低N/P比的KC2-LNP每個納米粒包含更多的mRNA和脂質，且具有較高的介電常數(shù)，表明低N/P比的LNP比高N/P比的LNP發(fā)生更多的水化作用，更高的RNA溶劑化也進一步提高轉染效率。mRNA-LNP可能對環(huán)境變化更加敏感，盡管pH敏感性的變化可能與生物過程的時間尺度無關。暴露于生物環(huán)境中的重組使LNP外殼的水化問題進一步復雜化。

　　LNP固有的水環(huán)境也對其長期穩(wěn)定性構成了威脅。在正常環(huán)境條件下，純核酸可以通過外源RNase降解或自水解迅速變質。雖然LNP可以保護核酸不被酶降解，但由于熱力學因素(如小化相分離)，LNP傾向于聚集，導致核酸在納米粒子融合時丟失，終影響轉染效率。低溫儲存和冷凍干燥可能會保存RNA，但會由于形成冰結晶而破壞LNP，加入蔗糖等冷凍保護劑似乎可以緩解這一問題。有趣的是，LNP可能會根據(jù)儲存條件改變它們對器官的優(yōu)先攝取，這可能是由于它們發(fā)生重組的結果。

　　值得注意的是，Pfizer/BioNTech和Moderna疫苗的儲存條件要求不同，這表明LNP配方的變化可能會顯著改變核酸親和力和LNP穩(wěn)定性。目前還沒有確定的方法來加速這些非晶體材料的穩(wěn)定性測試，意味著必須在離散的時間點對穩(wěn)定性進行經(jīng)驗評估，如差示掃描量熱法(DSC)等熱方法可能為LNP降解提供有價值的測定。終，需要對LNP自組裝有更好的了解，才能預測基于LNP的RNA療法的下游特性。

圖12：siRNA-LNP的結構。(a)多層囊泡；(b)納米結構核心；(c)均質核殼；(d)mRNA水柱

　　目前，LNP的內(nèi)部組織結構問題還沒有得到解決。一些報道表明，siRNA-LNP具有一種“夾心”結構，其中siRNA與LNP外部的脂質層相互作用。另一方面，mRNA也可能沿著LNP邊緣拉伸，占據(jù)“水泡狀”LNP內(nèi)部的水-脂界面，或者占據(jù)相互連接的水通道，在水通道中，mRNA可能由于親水性而發(fā)生移位。mRNA也可能從大部分脂質中轉移到水泡中。近，Sahay等利用cryo-TEM的研究表明，任何偏離均勻的，球形的LNP(如，多態(tài)形狀，多層結構，或水泡)都可能提高mRNA轉染效率。然而，目前還不清楚改進后的轉染是否受到脂質成分分子識別的影響。

　　脂質組織的變化也可能受到溶解度的影響。雖然脂質通常在混合前通過加熱或超聲波進行溶解，但Yanez Artla等報道利用小角X射線散射法檢測到LNP脂膜中存在膽固醇晶體。脂質組織也可能在暴露于生物環(huán)境時改變，當暴露于血清中豐富的蛋白質ApoE時，LNP在表面和核心都發(fā)生了重組。圍繞RNA遞送中脂質組織的懸而未定的問題需要進一步研究。

　　納米粒子容易與蛋白質發(fā)生非特異性吸附，進而在界面處形成生物分子冠。納米粒子表面生物分子冠的形成改變了納米粒子的表面性質和理化特性，在納米顆粒的生物分布和吞噬作用中發(fā)揮重要作用。ApoE是生物分子冠的組成部分，它影響LNP介導的核酸遞送。ApoE主要通過肝細胞合成，在肝臟中含量豐富，這是為什么靜脈注射的LNP通常會進入肝臟的部分原因。ApoE通過形成脂質復合物并將其轉運到表達低密度脂蛋白受體(LDLR)的細胞，促進LDLR介導的內(nèi)吞作用，內(nèi)在地參與膽固醇代謝。這個概念也適用于LNP，Akinc等證明在缺乏ApoE或LDLR的情況下，與正常條件相比，含有可電離脂質KC2的LNP的細胞攝取顯著降低。Dong報道，含有cKK-E12(一種可電離脂質)的LNP在ApoE存在的情況下可以更有效地進入細胞。

　　LNP配方中的其他脂質也可能與ApoE與LNP結合有關。Zhang等報道LNP中其他脂質成分相同的情況下，DOPE與ApoE的相互作用大于DSPC，表明磷脂結構的變化改變了ApoE與LNP的結合親和力。Sebastiani等報道稱，ApoE在mRNA-LNP上的吸附導致納米粒子中脂質成分的重排，當暴露于ApoE時，部分膽固醇從納米顆粒核心重新定位到外殼上。Kim等報道了PEG含量的改變和PEG-脂質與甘露糖的結合可以控制mRNA在肝臟中的細胞特異性遞送。有趣的是，ApoE在大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中也很豐富，星形膠質細胞可以產(chǎn)生ApoE。Tanaka等探索通過腦室注射向小鼠遞送mRNA-LNP，發(fā)現(xiàn)星形膠質細胞成功地攝取了ssPalm-LNP。

　　ApoE并不是已知的與細胞攝取差異相關的蛋白質。近，Miao等人證實血清白蛋白允許LNP通過一種ApoE非依賴性的途徑進入細胞，表明了其他血清蛋白的重要性。盡管有許多的研究結果，但如何充分利用生物分子冠的潛力尚不清楚。生物分子冠負責免疫系統(tǒng)對LNP的識別、血液循環(huán)時間和生物分布，找到控制分子冠成分的方法可以實現(xiàn)細胞、組織或器官的特異性攝取。

總結

　　LNP是一種可高度個性化設計的核酸遞送載體，在mRNA疫苗遞送中顯示出巨大潛力。此外，LNP在罕見病和癌癥治療方面的潛在價值也不容忽視。mRNA療法可以幫助產(chǎn)生治療性蛋白質，以恢復受損組織或器官的功能。全球范圍內(nèi)已經(jīng)進行了大量的研究設計和完善LNP的單個組分，以便高效、安全地遞送目標核酸。

圖13：LNP依然未能解決的問題

　　然而，LNP還有許多懸而未決的問題，例如，脂質膜的性質如何影響轉染效率？各脂質組分在LNP中的定位？長期儲存時脂質的分離？核酸如何與可電離脂質相互作用？LNP內(nèi)部結構如何防止核酸降解？什么因素影響每個LNP中的RNA數(shù)量？隨著公眾對mRNA疫苗關注的激增，相關的研究工作將快速發(fā)展，進而開啟納米醫(yī)學新時代。

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　　來源：hello藥學公眾號