近年来，随着mRNA技术的迅速发展，可电离脂质纳米颗粒（Ionizable lipid nanoparticles, LNPs）作为一种有效的递送平台，逐渐引起了广泛的关注。尤其是在COVID-19疫苗的研发中，LNPs展现出了其在提高mRNA稳定性和细胞摄取效率方面的巨大潜力。然而，针对胎盘mRNA递送的研究仍处于起步阶段，开发高效、安全的LNPs，用于将mRNA递送到胎盘，以治疗胎盘功能障碍相关的疾病，如妊娠高血压和胎儿生长受限。本文旨在探讨如何系统性地开发LNPs，以实现高效、安全的胎盘mRNA递送。

一、背景

mRNA作为一种新型的治疗工具，能够促进瞬时蛋白质合成，减少了长期的基因编辑技术可能带来的离靶效应和长期副作用。尽管mRNA具有良好的治疗潜力，但其在体内易被降解，且负电荷使其难以进入细胞。因此，开发新型的mRNA递送载体成为了当前研究的热点。

LNPs是一种由离子化脂质、磷脂、胆固醇和脂质共轭聚乙烯醇（PEG）组成的纳米颗粒，能够有效包裹mRNA并促进其进入细胞。近年来，LNPs在疫苗和基因治疗中的成功应用，为其在胎盘递送中的潜力奠定了基础。

二、目的

本研究的主要目的是开发一种高效的LNP平台，能够将mRNA安全地递送到胎盘，以应对胎盘功能障碍相关疾病的挑战。通过系统性地探索LNP的组成，研究其在胎盘递送中的表现，进而为临床应用提供理论基础。

三、实验设计与方法

研究团队采用了实验设计方法（DOE），系统性地评估了不同脂质成分对LNP性能的影响。具体而言，研究人员设计了一组不同的LNP组合，重点关注离子化脂质和磷脂的类型及其摩尔比。

图1. (A) 通过将脂质成分迅速混合在乙醇相中，并将mRNA混合在由pH 3柠檬酸缓冲液组成的水相中来制备LNPs。(B) 用于构建库（A1-A18）的参数范围。(C) 使用包封的荧光素酶mRNA进行体外评估，并使用包封的荧光素酶或PlGF mRNA进行体内评估。

在体外实验中，使用了BeWo细胞系来评估LNP对mRNA的递送效率。通过荧光素酶检测，研究人员能够量化不同LNP组合的转染效率。此外，还进行了体内实验，使用孕鼠模型评估LNP在胎盘中的递送能力。

四、主要研究结果

研究结果显示，使用C12-200作为离子化脂质和DOPE作为磷脂的LNP组合，在体外和体内实验中均表现出优异的转染效率。具体而言，LNP的PEG含量与其表观pKa呈现出强相关性，降低PEG的摩尔量可以提高LNP的表观pKa，从而增强细胞的摄取能力。

图2展示了LNP中不同LNP的特性，包括水动力直径强度、多分散指数、载电势、包封效率和表观pKa。每个点代表一个单独的LNP。使用LNPs A1-A18处理的BeWo细胞的发光强度和细胞活性（通过MTT测定）相对于PBS处理组进行了比较，数据以倍数变化和均值的标准误差报告。发光强度根据可离子化脂质和磷脂类型进行分组，且在0到100 ng mRNA/孔的剂量范围内进行了分析。此外，五种含有C12-200和DOPE的LNP的摩尔比被用于进一步研究。统计结果显示，与PBS处理的细胞相比，具有显著性差异（***p < 0.001 和 ****p < 0.0001）。

在孕鼠的实验中，研究人员发现某些LNP平台能够高效地将胎盘生长因子（PlGF）mRNA递送到胎盘，并导致潜在治疗蛋白的合成和分泌。这一发现为胎盘相关疾病的治疗提供了新的思路。

图 3. (A) 以水动力直径为横坐标的发光强度折叠变化图 (B) 制备了六种脂质纳米颗粒（LNPs）（两个中心点），其DOPE含量为10%、13%或16%，PEG含量为1.5%、2.0%或2.5%。(C) 六种LNPs的表征。(D) 六种LNPs和来自库A的C12-200/DOPE LNPs（A3、A5、A8、A10、A14）的表观pKa与LNP配方中的PEG摩尔比关系图。(E) LNPs的表观pKa与DOPE摩尔比关系图。通过线性回归分析计算的R²决定系数值。

四、毒性分析与安全性评估

在毒性分析方面，研究表明所开发的LNPs对孕鼠及其胎儿的毒性极低，未观察到明显的生理损害。这一结果为LNPs在临床应用中的安全性提供了重要依据。

五、临床意义与未来展望

本研究为胎盘相关疾病的治疗提供了一种新的mRNA递送平台，可能会对改善妊娠健康产生积极影响。未来，研究团队计划进一步优化LNP的组成，并探索其在其他相关疾病中的应用潜力。同时，结合靶向配体的使用，可能会进一步提高LNP对胎盘的特异性递送，从而减少对母体其他组织的影响。

总结

通过系统性地开发可离子化脂质纳米颗粒，可为胎盘mRNA递送提供了新的解决方案。LNP的组成对其在胎盘的递送效率有显著影响，特别是离子化脂质和磷脂的选择。未来的研究将进一步推动这一领域的发展，为胎盘功能障碍的治疗提供更多可能性。LNPs在胎盘mRNA递送中的应用前景广阔，期待未来的研究能够带来更多的突破与进展。

参考文献

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