LNP通常由离子化脂质（IL）、磷脂、胆固醇和PEG脂质组成。IL通过酸性条件下的电荷作用与mRNA结合，形成稳定的纳米颗粒。在低pH环境（如LNP组装时），IL的三级胺质子化，强烈的库仑力确保mRNA包封稳定，但在生理pH下，电荷减少，残余的电荷吸引力仍然存在，导致mRNA被“困”在LNP中，难以释放进入细胞质。研究显示，只有极少量的siRNA或mRNA能成功进入细胞质，mRNA因其大分子量和负电荷更易被细胞内降解。

团队以ALC0315作为结构模板，在其疏水尾部引入短程相互作用基团（脲基（GT30）、氨基甲酸酯基（GT32）、碳酸酯基（GT33）、酰胺基（GT34）和醚基（GT35）），同时保留三级胺头基的pH响应性。低pH时，库仑力主导mRNA包封，短程相互作用辅助稳定结构。生理pH时，电荷减少，短程相互作用因距离敏感性迅速衰减，促进mRNA释放。

基于计算模拟结果，筛选出具有不同IL/mRNA相互作用的GT30（短程作用强）和GT35（短程作用弱）进行LNP合成验证。结果显示GT30-LNP与GT35-LNP比较，GT30-LNP空载率低（约2% vs 10%）（图2c），表现出更优的mRNA结合能力。AFM力谱证实GT30-LNP表现出更高的内聚力（图2f），证明短程作用力增强LNP结构的紧密性。另外小角X射线散射（SAXS）(图2g）显示GT30-LNP内部结构更紧密，层状重复距离更短，表明更有序的脂质排列。

进一步的测试证明，改变IL占比能够影响mRNA的释放效果。在模拟细胞质条件下，分别比较40%（GT30-40、GT35-40）和50%（GT30-50、GT35-50）IL比例下LNP内mRNA释放效率，结果显示GT30-40释放mRNA的速度和量均优于GT30-50或GT35-40（图2I）。小鼠肌肉注射后，GT30-40在注射部位的荧光强度均显著高于40%或50%的GT35和ALC0315构成的LNP（图2J），表明更高的蛋白表达效率。总之，过高的IL比例（如50%）由于长程静电和短程氢键叠加太强，mRNA释放受阻。适度降低IL含量（40%）会使长程静电整体变弱，但短程补偿力刚好填补一部分“抓力”，既保证封装时稳定，又不至于在释放时太“粘”，从而在稳定性和高效释放这两者间取得平衡。

为了证明补偿力工程策略的广泛适用性，团队又选了一套完全不同结构的临床候选脂质 OT01，在其基础上设计了含脲基的OT13。氢核磁共振（H-NMR）以及AFM力谱分析（图3c-d）等均显示OT13-LNP相比OT01-LNP结合RNA的能力更强，体内肌肉注射后mRNA表达量较OT01提升1.8倍（图3g），与上述GT30/GT35的表现趋势是一致的，验证了脂质补偿力设计策略的普适性。

以OT13-LNP为代表进行带状疱疹疫苗和肿瘤抑制测试，进行疫苗接种后诱导的抗原特异性T细胞反应比OT01-LNP高1.7倍。而在B16-OVA黑色素瘤模型中，OT13-LNP治疗组肿瘤抑制率达77.9%，中位生存期更长（图4），优于临床标准ALC0315-LNP，证实OT13-LNP在免疫治疗方面的的卓越疗效。

另外，OT13-LNP递送CRISPR-Cas9 mRNA和sgRNA，也能实现对转甲状腺素蛋白（TTR）基因的高效编辑。在0.5mg/kg剂量下，OT13-LNP使血清TTR水平降低超过90%，优于ALC0315-LNP（约58%）（图5g）。

综上所述，这种补偿力工程策略可用于mRNA载体设计，适用于疫苗、肿瘤免疫治疗、基因编辑等多种mRNA治疗领域。

本文提出的补偿力工程策略通过引入短程分子间作用力，巧妙平衡了mRNA与LNP之间的封装与释放矛盾，显著提升了mRNA递送的效率和治疗效果。该策略不仅适用于疫苗免疫，还在基因编辑等多种mRNA治疗领域展现出广泛应用潜力，有望成为mRNA载体设计的新范式，推动肿瘤免疫、遗传病治疗及传染病防控等领域的mRNA疗法迈向更高效、更安全的临床应用。