近年来,mRNA药物凭借其快速开发、灵活设计和高效表达的优势,迅速成为生物医药领域的明星。然而,mRNA药物的成功离不开高效、安全的递送载体。脂质纳米颗粒(Lipid Nanoparticles, LNPs)作为一种非病毒载体,因其在新冠疫苗中的成功应用而备受关注。尽管如此,目前临床上广泛使用的LNPs配方大多沿用新冠疫苗的经典比例(50%离子化脂质、38.5%胆固醇、10%辅助脂质DSPC、1.5%PEG脂质),而对LNPs组成比例的深入研究仍然较少。近日,来自以色列特拉维夫大学Dan Peer教授团队在国际顶级期刊《Advanced Science》上发表了一篇题为Lipid Nanoparticles With Fine-Tuned Composition Show Enhanced Colon Targeting as a Platform for mRNA Therapeutics的重要研究成果,系统地探讨了LNPs组成比例对其体内分布和靶向能力的影响,并开发出一种全新的LNPs配方(称为30-n-LNPs),在治疗炎症性肠病(IBD)方面展现出显著优势。
炎症性肠病:亟需新型治疗策略
炎症性肠病(IBD)是一类慢性、反复发作的肠道炎症性疾病,主要包括克罗恩病(Crohn's Disease)和溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis)。全球约有700万人深受其害,患者常年饱受腹痛、腹泻、肠道出血等症状困扰,严重影响生活质量。现有治疗手段多为免疫抑制剂、生物制剂或小分子药物,虽然能暂时缓解症状,但长期疗效有限,且伴随严重副作用。因此,开发更精准、更安全的治疗手段迫在眉睫。
在众多与IBD相关的细胞因子中,白细胞介素-10(IL-10)因其强大的抗炎作用而备受关注。IL-10能有效抑制肠道炎症,促进免疫稳态恢复。然而,直接注射IL-10蛋白需要大剂量给药,易引发全身副作用,且蛋白稳定性差,难以实现精准递送。因此,利用LNPs递送IL-10编码mRNA至炎症部位,实现局部表达IL-10,成为一种极具前景的治疗策略。
创新LNPs配方:30-n-LNPs
Peer教授团队在研究中提出,通过调整LNPs中辅助脂质DSPC的比例,可以显著改变其体内分布特性。他们设计了两种新型LNPs配方:20-n-LNPs(含20%DSPC)和30-n-LNPs(含30%DSPC),并与经典配方(b-LNPs,含10%DSPC)进行对比研究。研究发现,增加DSPC比例后,LNPs的粒径略有减小,稳定性和mRNA包封效率依然保持优异。
Fig.1 30-n-LNPs的理化和结构表征
更重要的是,30-n-LNPs在体内表现出显著的结肠靶向性,尤其是在结肠炎症状态下,能够显著提高mRNA在结肠组织中的表达水平,同时显著降低肝脏和脾脏等非靶器官的摄取。
Fig.2 30-n-LNPs在结肠炎小鼠体内的生物分布
深入机制研究:30-n-LNPs如何实现精准靶向?
接下来研究团队进一步探讨30-n-LNPs的精准靶向机制。他们发现,30-n-LNPs在血液中更倾向于与单核细胞、髓系抑制细胞(MDSCs)等免疫细胞结合,这些细胞在结肠炎症时大量募集至肠道。因此,30-n-LNPs可能通过“搭便车”效应,随免疫细胞迁移至炎症部位,实现精准递送。这种天然的靶向机制无需额外的靶向配体修饰,极大简化了制备工艺,降低了生产成本。
Fig.3 流式细胞检测小鼠各脏器细胞对30-n-LNPs的摄取情况
体内疗效验证:IL-10 mRNA递送显著缓解结肠炎症
为了验证30-n-LNPs的治疗潜力,研究团队将IL-10编码mRNA装载于30-n-LNPs中,并在小鼠结肠炎模型中进行疗效评估。结果令人振奋:与经典配方相比,IL-10 mRNA装载的30-n-LNPs显著缓解了小鼠结肠炎症状,表现为结肠长度明显增加、组织病理损伤显著减轻、炎症细胞浸润减少。此外,结肠组织中关键炎症因子TNF-α、IL-6和IL-12/IL-23 p40的表达水平也显著降低,表明IL-10 mRNA的局部表达有效抑制了炎症反应。
Fig.4 用30-n-LNP递送IL-10 mRNA能够改善结肠炎小鼠的治疗结果
安全性评估:30-n-LNPs安全可靠
安全性是药物开发的重中之重,研究团队最后对30-n-LNPs进行了全面的安全性评估,结果显示,30-n-LNPs在小鼠体内未引起明显的急性炎症反应,血液生化指标(如肝肾功能指标)均在正常范围内,组织病理学检查也未发现明显异常。这表明30-n-LNPs具有良好的安全性和耐受性,具备进一步临床转化的潜力。
Fig.5 30-n-LNPs的安全性表征
总结
本研究系统揭示了LNPs组成比例对其体内分布和靶向能力的关键影响,提出了一种简单而有效的策略,通过调整辅助脂质DSPC的比例,实现LNPs的精准靶向递送。这种策略无需复杂的化学修饰或靶向配体,极大简化了制备工艺,降低了生产成本,具有广泛的应用前景。更重要的是,30-n-LNPs在炎症性肠病治疗中的成功应用,为IBD患者带来了新的希望。未来,这种新型LNPs配方有望进一步优化,并拓展至其他炎症性疾病、肿瘤免疫治疗等领域,推动mRNA药物的临床转化与应用。



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