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脂质纳米颗粒 (LNP) 已成为核酸疗法的多功能平台。尽管取得了进展，但在实现组织特异性递送的同时，保持低毒性和可调控的特性（这对于治疗应用至关重要）仍面临关键挑战。
2025 年 9 月 11 日，西湖大学程钢、伊利诺伊大学刘颖共同通讯在Bioactive Materials 在线发表题为“A naturally derived lipopeptide lipid nanoparticle platform enabling multiple nucleic acids delivery”的研究论文。该研究报道了一种新型高性能 LNP 平台，该平台以精氨酸-组氨酸肽-二油酰磷脂酰乙醇胺 (RmHnC-DOPE) 脂肽为核心组分。
全面的安全性评估显示，RmHnC-DOPE 制剂具有卓越的生物相容性，不同小鼠品系的存活率均为 100%，这与 SM-102 引起的严重毒性和死亡率形成鲜明对比。长期研究证实了 RmHnC-DOPE 制剂具有持续的耐受性，器官功能得以保留，炎症反应极小。该多功能平台兼具卓越的生物相容性、精准的组织靶向性和合成可及性，为涵盖肝脏沉默和肝外治疗等多种基因递送应用提供了临床可行的解决方案。
脂质纳米颗粒 (LNP) 在核酸疗法中发挥了变革性作用，其在 COVID-19 疫情期间对 mRNA 疫苗研发和递送的重要贡献就证明了这一点。虽然目前的 LNP 系统在通过肌肉注射 (IM) 递送 mRNA 方面表现出很高的效率，但当应用于其他类型的核酸，例如小干扰 RNA (siRNA)、反义寡核苷酸 (ASO) 或质粒 DNA (pDNA)，并通过静脉注射 (IV) 等替代途径给药时，其在功效和毒性方面的表现差异很大。可电离脂质是 LNP 技术的基石，它通过在细胞摄取和内体逃逸过程中的动态电荷调节来促进 pH 响应性核酸递送。然而，传统的可电离脂质，例如 SM-102 和 DLin-MC3-DMA，是含有非天然碳氢化合物尾部和叔胺的合成化合物。这些结构特征导致其缺乏明确的降解途径，并引发了对长期毒性的担忧。当递送结构多样的核酸（例如 siRNA、ASO、mRNA、pDNA）时，这些局限性会更加严重，因为它们的电荷密度和分子量各不相同，需要具有足够适应性的脂质结构，以确保稳定的包封和高效的细胞内释放。例如，siRNA 的刚性双链结构和 pDNA 的超螺旋构象需要定制的脂质几何结构，以防止聚集或有效载荷过早泄漏，而针对 mRNA 优化的配方可以充分解决这些问题。可电离脂质开发的一个关键障碍是合成能够在高转染效率和最低免疫毒性之间取得平衡的复杂结构。传统方法过去依赖于组合化学，近年来已转向人工智能引导的设计，但在以经济高效的方式生成大量且多样化的可电离脂质库且不影响合成可行性方面，仍面临挑战。例如，不对称或可生物降解的脂质设计通常需要多步有机合成。即使是定向化学进化等先进策略，也需要在转染效率和生物相容性之间做出权衡。用于高效核酸递送的脂质通常含有不可降解的叔胺或刚性碳氢化合物尾部，这虽然能提高转染效率，但也可通过与TLR4和CD1d等受体相互作用诱导免疫激活。这种持续的阳离子特性可触发促炎细胞因子和I型干扰素的产生，从而降低安全性。虽然LNP在mRNA疫苗的肌肉注射(IM)递送中非常有效，但它们在siRNA疗法中的应用受限于静脉注射，以确保全身生物分布。例如，目前处于III期临床试验的几种siRNA候选药物（例如针对心血管或肾脏疾病的药物）采用静脉注射来实现广泛的组织分布。迄今为止，Patisiran (Onpattro®) 仍是唯一获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准的基于LNP的siRNA治疗药物，用于治疗遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性 (hATTR)。Patisiran的疗效关键取决于通过静脉注射实现肝脏靶向，因为LNP本身会在肝脏中积聚，这是由于调理作用以及随后被单核吞噬细胞系统 (MPS) 清除所致。这种器官趋向性的局限性在基于SM-102的LNP（一种最初用于mRNA疫苗的可离子化脂质制剂）中得到了进一步的体现。静脉注射时，SM-102 LNP主要在肝脏和脾脏中积聚，在肝外组织的分布有限。这种特性源于血清蛋白快速吸附到LNP上，导致其在富含MPS的器官中积聚。此外，虽然SM-102 LNP在常规有效载荷下表现出轻微的肝毒性，但在递送pDNA时却表现出严重的全身免疫毒性，导致严重的肝肾功能障碍和高死亡率，凸显了依赖于有效载荷的安全隐患。尽管LNP目前在治疗肝脏相关疾病方面具有优势，但其设计通常缺乏灵活性，无法在无需进行大量化学修饰（例如配体结合）的情况下将有效载荷有效递送至肝外组织。新兴策略包括控制粒子电荷、调节粒径或调节疏水性以影响生物分布模式。克服这些局限性可以拓展LNP的治疗潜力，促进其在肺部基因治疗和精准肿瘤学等多个领域的应用。图1 RmHnC-DOPE脂肽和四组分LNP的设计和配方（图源自Bioactive Materials）为了应对这些挑战，作者引入了脂肽——一类整合了阳离子和可电离脂质功能的脂质衍生物，源自天然、完全可降解的成分。与合成脂质不同，脂肽整合了RmHnC肽（其中m代表精氨酸残基的数量，n代表组氨酸残基的数量，m = 1–5，n = 1–9）。这些肽由一个促进有效核酸结合的阳离子精氨酸结构域、一个pH响应的组氨酸结构域（用于内体逃逸）和一个疏水性脂质尾（用于膜整合）组成。脂肽含有酶促可裂解的酯键和酰胺键，有助于快速水解和代谢清除。在之前的研究中，作者将几种RmHnC肽与葡聚糖偶联，并评估其体外递送pDNA、microRNA和siRNA的性能。RmHnC肽也与胆固醇偶联用于递送pDNA，喜树碱则用于递送siRNA。尽管一些RmHnC肽与葡聚糖或胆固醇结合时表现出较高的体外转染效率，但它们在LNP制剂中的表现尚未得到研究。本文报道了RmHnC-DOPE脂肽的合成和功能表征，该脂肽是通过将RmHnC与马来酰亚胺官能化的脂质（具体为1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DOPE-Mal））偶联而合成的。这些脂肽与结构互补的辅助脂质（β-谷甾醇、DOPE 和 DMPE-PEG 2000）一起制成 LNP，并评估其在体外/体内递送 siRNA、mRNA 和 pDNA（包括 PCSK9 siRNA、增强型绿色荧光蛋白 (eGFP) 编码的 mRNA、eGFP 编码的 mRNA 和萤火虫荧光素酶 (fluc) 编码的质粒）方面的表现。研究了 RmHnC-LNP 的生物分布、血液清除动力学和细胞内递送机制。此外，还评估了其急性毒性，以确定其生物相容性。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X2500413X
2025-09-25
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