在新冠疫情爆發將近一年之際，輝瑞以及Moderna的mRNA新冠疫苗相繼緊急獲批上市，標志著mRNA類藥物這一蟄伏了許久的顛覆性藥物創新技術愈發成熟。針對多種流行性傳染性疾病（包括新冠病毒）、罕見性疾病以及腫瘤等，mRNA藥物可誘發體內快速生產出多種特異性的抗原/抗體，作用于相應的細胞靶點，實現較好的治療效果。這也促進了mRNA藥物相關行業的快速發展，越來越多的研究者們相繼步入這一具有良好前景的領域內。
 
然后對于一些“新手”們，如何實現對mRNA這類特殊又嬌貴的藥物成分的高效體內遞送，往往成為困擾他們的一大難題。目前通過參照早期已上市的siRNA類藥物及mRNA新冠疫苗，大家多會采用脂質納米粒（LNPs）來復制相應的成果，并也的確可以很好的解決問題。但是mRNA-LNP里面學問很多，LNP的大小、結構等等的不同，都可能會對相應的mRNA表達產生影響，接下來小編就帶大家通過相關文章了解其中的奧秘。
 
首先我們關注粒徑大小的影響。早期就有研究表明通過改變siRNA-LNP配方中PEG磷脂的含量，可以制備得到大小不同的siRNA-LNP。^【1】參考早期的研究，研究者們通過調控PEG磷脂的含量在3 mol%~ 0.25 mol%間變化，使用微流控納米顆粒制備系統制備得到粒徑大小在45 nm至135 nm間變化的mRNA-LNP，如圖1所示。
 

圖1. 不同含量PEG磷脂下mRNA-LNP的粒徑大小（實心圓為mRNA-LNP，空心體為空載的LNP）

 

隨后分別在脂肪細胞和肝細胞上研究不同粒徑大小的mRNA-LNP的體外轉染效率，詳見圖2中數據結果所示。首先在mRNA-LNP的攝取上，肝細胞對mRNA-LNP的攝取并未展現出粒徑依賴性，而在脂肪細胞上，64 nm的LNP呈現出了較突出的細胞攝取。此外發現LNP攝取幾乎在瞬間開始(在第一個小時內)，并且在給藥后24小時脂肪細胞攝取趨于穩定，而肝細胞則更快，在8小時左右就趨于穩定了。同時也發現在兩種細胞上，mRNA-LNP的細胞攝取平均都在50 %左右。
 
mRNA被細胞攝取后，檢測其相應的蛋白表達，所采用的是編碼人促紅細胞生成素的mRNA。在前8個小時內，兩種細胞中都沒有相應蛋白的表達，而8小時后，可發現64 nm的LNP的在兩種細胞中所產生的人促紅細胞生成素明顯高于其他粒徑大小的LNP。由于LNP攝取的差異可以忽略不計，因此可以推斷，蛋白表達的限制步驟是從核內體(核內體逃逸)釋放mRNA，而這一過程本身嚴重依賴于LNP顆粒大小和細胞類型。
 

圖2. 不同大小的LNPs的在脂肪細胞（A、B、C）和肝細胞上（D、E、F）的細胞攝取和蛋白表達（其中，紅色、綠色、黃色、藍色數據分別代表48、64、100、134nm的LNP）

 

從幾種不同粒徑大小的LNP的細胞攝取及蛋白表達情況來看，單純考慮粒徑大小方面的因素，粒徑約在60、70 nm的mRNA-LNP相應的細胞攝取及蛋白表達效果最好。但是當然LNP的結構和組成也會起到重要的影響作用，這方面的內容我們下一次會再繼續探討。
 

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參考文獻：
1. Belliveau NM, et al. (2012) Microfluidic synthesis of highly potent limit-size lipid
nanoparticles for in vivo delivery of siRNA. Mol Ther Nucleic Acids 1:e37.
2. Chen S, et al. (2014) Development of lipid nanoparticle formulations of siRNA for hepatocyte gene silencing following subcutaneous administration. J Control Release 196:106–112.
3. Marianna YA, et al.（2018）Successful reprogramming of cellular protein production through mRNA delivered by functionalized lipid nanoparticles. PNAS 115: E3351–E3360
 

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