为核酸递送研究提供创新脂质材料
核酸递送系统的历史和演变
在20世纪60年代，人们首次发现mRNA和脂质，并于1978年用脂质将mRNA递送到真核细胞中。1,2 即使脂质能够将mRNA注入细胞，但在mRNA用于治疗之前，还需要克服几个技术难题，特别是解决mRNA一旦被注入体内就会迅速降解的问题。在1990年进行的试验中，将裸mRNA注射到大鼠的肌肉中，以证明其是否可进行体内直接基因转移。早在1995年就对第一支携带癌症抗原的mRNA疫苗进行了报道。4而最近，脂质纳米颗粒（LNP）已被用来递送能够对抗SARS-CoV-2的mRNA，以及用于CRISPR/Cas-9基因编辑技术。
在过去的几十年里，从裸mRNA递送到脂质递送，然后是LNP递送，禾大对mRNA及其递送特点的理解获得很大进展。我们从起点行已致远，但距离我们的目标同样很远，甚至更远。
不仅递送系统在变化，其各个组成部分也在不断发展，这样才能应对当前的挑战和满足市场需求。迄今为止，LNP主要采用以下成分配制而成：
最近的研究方向是寻找新型的、创新方法来提高微胶囊和转染产品药效和稳定性，以及减少LNP治疗药物的内吸毒性。请继续阅读，了解LNP成分的发展过程以及LNP技术的发展方向。
未来研发阳离子脂质应考虑的因素
在LNP制剂中，是将阳离子可电离脂质用于复合带负电荷的mRNA。阳离子脂质除了在 LNP 制剂中发挥重要作用外，在靶细胞mRNA的生物给药中也起着重要作用。负载RNA的LNP与细胞膜融合，然后被送入细胞膜。为了能够有效地发挥作用，必须设计出具有适当表观酸解常数（pKa）的阳离子可电离脂质。阳离子可电离脂质的表观pKa可能是LNP表面的pKa。目前在FDA批准的治疗药物中，阳离子可电离脂质的表观pKa均在6-7之间。这一点至关重要，它可确保阳离子可电离化脂质在系统循环中保持中性（pH值高于脂质的pKa，pH值~7.5），在内体中带正电（pH值~6.5）、以及促进膜融合和胞质释放。
新型阳离子可电离脂质是LNP的关键成分，目前人们正在研究将其用于核酸递送系统，以优化mRNA的复合、内体膜融合和递送物质释放到细胞膜。在此了解Avanti的阳离子脂质产品的最新情况。
聚乙二醇脂质和LNP中隐形剂的未来
从历史上看，聚乙二醇（PEG）脂质一直用于LNP制剂的聚合物-脂质偶联物。PEG-脂质用于防止蛋白质与LNP结合，可延长全身循环时间，调解LNP的间接靶向能力，促进LNP完成自组装，控制LNP的大小和稳定性。用PEG-脂质配制的LNP能够绕过网状内皮细胞的清除系统，持留在系统循环中，因此被称为 "隐形剂"。5
尽管PEG-脂质的优点很多，但同样也会带来一些挑战。这些挑战通常被称为 "PEG困境"：6
- 长PEG链的空间位阻影响细胞摄取治疗药物的能力。
- PEG化阻碍纳米颗粒的内体逃逸，导致递送系统的活性降低。
- 重复服用PEG化药物会造成出现加速血液清除（ABC）的现象。
目前人们正在探索LNP中PEG-脂质的其他替代品。最近研究发现，聚肌氨酸（pSar）-脂质有望成为替代品。pSar-脂质是一种基于氨基酸肌氨酸的聚合物-脂质偶联物，具有与PEG-脂质相似的隐蔽性。以往的研究还表明，将pSar-脂质用于兔子、斑马鱼胚胎和小鼠中时，聚肌氨酸脂质引起的免疫原性反应低于PEG脂质。最近，对pSar-脂质在mRNA-LNP中的作用进行了评估，结果表明，pSar-脂质的RNA转染能力更强，更加安全。7 Avanti现在可提供不同聚合链长度和脂质链长度的pSar-脂质，能够为您进行无PEG的mRNA递送研究提供支持!
胆固醇及其结构类似物
LNP中的另一个主要成分是胆固醇，大约占最终配方的35-45%。胆固醇作为稳定性增强剂，通过填补脂质层的空隙发挥作用，并协助RNA转染。胆固醇是有效脂质递送系统的必要成分，但使用过量胆固醇会阻碍颗粒的形成。
由于胆固醇在LNP制剂中占比很大，因此，目前研究人员试图寻找更有效的替代品。天然的胆固醇类似物很多，因此，Moderna和俄勒冈州立大学合作，将评估结构类似物替代胆固醇作为重要起点。他们对三组类固醇(即9,10-类固醇、C-24烷基和五环类固醇)如何影响颗粒大小、mRNA胶囊药效和由此产生的LNP制剂的转染药效进行评估。
结果表明，在接受评估的胆固醇类似物中，β-谷甾醇的表现最佳。β-谷甾醇LNP的颗粒大小（直径约100纳米）和胶囊药效（使用200纳克mRNA，约95%）与胆固醇对照组相当。β-谷甾醇LNP的突出之处在于，其转染效率比胆固醇对照组高出数倍。因此，β-谷甾醇的尺寸适当，具有良好的胶囊药效，又可明显提高转染功效，是未来有望替代RNA-LNP中胆固醇的产品。现在就了解一下吧!
全球各地的研究实验室正在对LNP进行评估，将其作为诊断、预防或对抗多种疾病的治疗性递送系统。当您遇到新的药物递送挑战时，Avanti将向您提供创新脂质，应对各种挑战。如果您有具体的产品需求，或需要与我们的专家探讨定制项目，请点击这里，联系我们。
Avanti-高度专业和定制的脂质产品
Avanti Polar Lipids开发出的高纯度的极性脂质，可用于复杂治疗药物和新一代mRNA疫苗的递送系统。这些高度专业化脂质，是大量的磷脂、阳离子脂质、PEG脂质和甾醇组合，可用于脂质纳米粒子（LNP）递送技术。
Avantir 配方部门，为一系列医药应用开发定制脂质药物递送系统，在产品开发、扩大生产规模以及制造cGMP脂质方面，拥有丰富的专业知识。
1. Dimitriadis G.J. Translation of rabbit globin mRNA introduced by liposomes into mouse lymphocytes. Nature. 1978;274:923–924.
2. Ostro M.J., Giacomoni D., Lavelle D., Paxton W., Dray S. Evidence for translation of rabbit globin mRNA after liposome-mediated insertion into a human cell line. Nature. 1978;274:921–923.
3. Wolff JA, Malone RW, Williams P, Chong W, Acsadi G, Jani A, Felgner PL. Direct gene transfer into mouse muscle in vivo. Science. 1990 Mar 23;247(4949 Pt 1):1465-8. doi: 10.1126/science.1690918. PMID: 1690918.
4. Conry RM, LoBuglio AF, Wright M, Sumerel L, Pike MJ, Johanning F, Benjamin R, Lu D, Curiel DT. Characterization of a messenger RNA polynucleotide vaccine vector. Cancer Res. 1995 Apr 1;55(7):1397-400. PMID: 7882341.
5. Hald Albertsen C, Kulkarni JA, Witzigmann D, Lind M, Petersson K, Simonsen JB. The role of lipid components in lipid nanoparticles for vaccines and gene therapy. Adv Drug Deliv Rev. 2022 Sep;188:114416. doi: 10.1016/j.addr.2022.114416. Epub 2022 Jul 3.
6. Fang Y, Xue J, Gao S, Lu A, Yang D, Jiang H, He Y, Shi K. Cleavable PEGylation: a strategy for overcoming the "PEG dilemma" in efficient drug delivery. Drug Deliv. 2017 Dec;24(sup1):22-32. doi: 10.1080/10717544.2017.1388451.
7. Sara S. Nogueira, Anne Schlegel, Konrad Maxeiner, Benjamin Weber, Matthias Barz, Martin A. Schroer, Clement E. Blanchet, Dmitri I. Svergun, Srinivas Ramishetti, Dan Peer, Peter Langguth, Ugur Sahin, and Heinrich Haas. ACS Applied Nano Materials 2020 3 (11), 10634-10645. DOI: 10.1021/acsanm.0c01834
8. Patel S, Ashwanikumar N, Robinson E, Xia Y, Mihai C, Griffith JP 3rd, Hou S, Esposito AA, Ketova T, Welsher K, Joyal JL, Almarsson Ö, Sahay G. Naturally-occurring cholesterol analogues in lipid nanoparticles induce polymorphic shape and enhance intracellular delivery of mRNA. Nat Commun. 2020 Feb 20;11(1):983. doi: 10.1038/s41467-020-14527-2. Erratum in: Nat Commun. 2020 Jul 6;11(1):3435. PMID: 32080183; PMCID: PMC7033178.
