Esterase-Labile Quaternium Lipidoid Enabling Improved mRNA-LNP Stability and Spleen-Selective mRNA Transfection

酯酶響應(yīng)的去陽離子型季銨鹽提高LNP的穩(wěn)定性和脾靶向性

本文亮點

該文設(shè)計合成了一系列酯酶響應(yīng)的去陽離子型季銨鹽類脂質(zhì)分子用于構(gòu)建具有高遞送效率、高儲存穩(wěn)定性及**脾臟轉(zhuǎn)染性能的新型LNP。

采用AVT明星產(chǎn)品Dlin-MC3-DMA和DMG-PEG2k進(jìn)行脂質(zhì)體的制備。

簡介：

可電離陽離子脂質(zhì)被認(rèn)為是用于mRNA遞送的脂質(zhì)納米顆粒的重要組成部分，但在儲存和體內(nèi)遞送過程中，mRNA的低脂復(fù)合物穩(wěn)定性可能會受影響。本文報道了酯酶響應(yīng)的可脫落季銨鹽脂質(zhì)分子的合理設(shè)計和組合合成，以開發(fā)具有高遞送效率和提高儲存穩(wěn)定性的新型LNP。這種脂質(zhì)在生理條件下攜帶正電荷，但在酯酶存在下迅速獲得負(fù)電荷，從而允許在儲存和體內(nèi)遞送期間穩(wěn)定mRNA包封，同時促進(jìn)mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的有效釋放。通過正交優(yōu)化確定**的LNP制劑，從而可以在靜脈給藥后選擇性地在脾臟部位，進(jìn)行有效的mRNA轉(zhuǎn)染。LNP 介導(dǎo)的卵清蛋白 （OVA） 編碼 mRNA 的遞送誘導(dǎo)抗原呈遞細(xì)胞 （APC） 中的有效抗原表達(dá)，并引發(fā)針對 OVA 轉(zhuǎn)導(dǎo)**的強(qiáng)烈抗原特異性免疫應(yīng)答。這項工作證明了可脫落的季銨鹽類脂質(zhì)在脾臟選擇性mRNA轉(zhuǎn)染和**免疫**中的潛力。

制備：

LNP制備：

采用三因素四水平正交實驗設(shè)計（三因素：脂質(zhì)、DOPE、DMG-PEG2k），以**比例配制脂質(zhì)納米顆粒（LNPs）。實驗使用Minitab，version-19進(jìn)行設(shè)計和分析。LNP是通過在乙醇中以指定的摩爾比混合設(shè)計脂質(zhì)、DOPE和DMG-PEG2k而形成的。通過在10mM檸檬酸鈉緩沖液中mRNA來制備mRNA水相。通過渦旋將等體積的脂質(zhì)溶液和mRNA溶液快速混合在一起以形成LNP。LNP在10mM檸檬酸鈉中稀釋，然后在3500 MWCO Slide-A-Lyzer TM迷你透析設(shè)備（Thermo Scientific，USA）中透析60分鐘。

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結(jié)果：

圖2. 酯酶響應(yīng)的可脫陽離子脂季銨的設(shè)計和篩選。

（a） 用于脂化季銨合成的胺、丙烯酸酯和烷基化溴化物的列表。（b）類脂季銨的一般合成路線。（c） 脂質(zhì)篩查示意圖。根據(jù)Hela細(xì)胞中的大小、Zeta電位和mEGFP轉(zhuǎn)染來評估信使核糖核酸/類脂復(fù)合物。（d） 在Hela細(xì)胞中24小時的信使核糖核酸/脂質(zhì)復(fù)合物的EGFP表達(dá)譜（500ng-mEGFP，n=3）。（e） 通過高效液相色譜法（HPLC）測定AMB-POC18產(chǎn)生對羥基苯甲醇的水解動力學(xué)。（f） AMB-POC18、AMB-AOC18和AMB-OC18在37°C下存在100 U mL-1豬肝酯酶時的Zeta電位變化。

圖2. AMB-POC18 LNPs的生物分布和脾臟特異性mRNA轉(zhuǎn)染

結(jié)論：

總之，研究人員構(gòu)建了一個酯酶響應(yīng)可脫陽離子季銨脂質(zhì)庫，目的是開發(fā)新的LNP，用于具有高儲存穩(wěn)定性的mRNA遞送。脂質(zhì)的平行篩選，然后對LNP制劑進(jìn)行正交優(yōu)化，確定AMB POC18 LNP具有比基準(zhǔn)MC3-LNP更高的mRNA轉(zhuǎn)染效率和更高的制劑穩(wěn)定性。由于酯酶不穩(wěn)定部分的結(jié)合，AMB-POC18 LNP能夠在脾臟中進(jìn)行有效的mRNA轉(zhuǎn)染。包裹**抗原mRNA的AMB-POC18 LNPs可以有效轉(zhuǎn)染APC，誘導(dǎo)效應(yīng)T細(xì)胞的增殖，并對黑色素瘤表現(xiàn)出有效的**和預(yù)防效果，沒有副作用。作者設(shè)想，進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)-功能研究與機(jī)制研究相結(jié)合，將提供對用于脾特異性mRNA轉(zhuǎn)染的季銨脂質(zhì)納米顆粒的結(jié)構(gòu)理解，并為**免疫療法的潛在應(yīng)用提供信息。

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