自新冠之后LNP 進行RNA遞送，一直是一個非常熱門的研究方向。2025年2月初，天津大學王躍飛團隊在 《Advance Materials》期刊上發(fā)表《Modular Design of Lipopeptide-Based Organ-Specific Targeting (POST) Lipid Nanoparticles for Highly Efficient RNA Delivery》。該文主要研究了基于脂肽（lipopeptide, LP）的模塊化設計，開發(fā)了一種具有高效RNA遞送能力和器官特異性靶向能力的脂質(zhì)納米顆粒（lipid nanoparticles, LNPs），并命名為POST（Organ-Specific Targeting）LNPs。

1. 研究背景
RNA療法在治療癌癥、傳染病、遺傳性疾病等多種疾病中顯示出巨大潛力。脂質(zhì)納米顆粒（LNPs）是目前最有前景的RNA遞送系統(tǒng)之一，其典型成分包括可電離脂質(zhì)、輔助脂質(zhì)、膽固醇和PEG化脂質(zhì)。然而，LNPs在應用中面臨的一個關鍵挑戰(zhàn)是其在體內(nèi)的系統(tǒng)性肝積累，限制了其在肝外器官的靶向能力。近年來，研究者們通過篩選可電離脂質(zhì)結構、添加主動靶向配體以及調(diào)節(jié)輔助脂質(zhì)或膽固醇的性質(zhì)等方法，取得了一定進展。例如，通過引入第五種選擇性器官靶向（SORT）輔助脂質(zhì)，實現(xiàn)了對脾臟、肺和骨髓的精準mRNA遞送。

2. 研究目的
本研究旨在開發(fā)一種高效的可電離脂質(zhì)，通過脂肽（LPs）的模塊化設計，構建具有器官特異性靶向能力的LNPs。脂肽結合了肽的生物相容性、可設計性和靶向性，以及脂質(zhì)的疏水性，有望提升LNPs的RNA遞送效率和靶向性。

3. 研究方法
脂肽（LPs）的設計與合成
研究者設計并合成了一系列基于賴氨酸-組氨酸的脂肽（KH-LPs），其結構包括一個極性頭（KHn，n為氨基酸數(shù)量，2-12）和一個非極性尾（Ax或Ex，A表示烷醇，E表示烯醇，x為碳原子數(shù)量，10-18）。通過簡單的一步環(huán)開反應，合成了25種不同的KH-LPs，并將其與四種輔助脂質(zhì)（DOTAP、DOPE、DSPC和14PA）組合，構建了包含100種四組分LP-LNPs的篩選庫。

篩選策略
研究者通過體外和體內(nèi)篩選，評估了這些KH-LP LNPs在遞送mRNA和siRNA方面的能力。體外篩選使用人肺癌細胞A549作為測試細胞，通過流式細胞術檢測mRNA表達效率和siRNA沉默效率。體內(nèi)篩選則通過在C57BL/6小鼠中注射封裝了熒光素酶mRNA的LNPs，觀察其在不同器官中的生物發(fā)光信號，以評估器官靶向性和遞送效率。

基于賴氨酸-組氨酸的脂肽庫（KH-LP）和基于四組分脂肽的器官特異性靶向（POST）LNP篩選庫的模塊化設計

4. 實驗結果

體外篩選結果
在95種細胞毒性較低（細胞存活率>80%）的KH-LP LNPs中，16種在A549細胞中實現(xiàn)了超過70%的mRNA表達效率，其中A10-KH2/DOTAP表現(xiàn)最佳，達到96.8%。

在siRNA遞送方面，29種KH-LP LNPs實現(xiàn)了低于20%的靶基因mRNA相對表達水平，A10-KH2/DOTAP同樣表現(xiàn)最佳，沉默效率達到97.3%。

進一步測試表明，A10-KH2/DOTAP在多種難以轉染的細胞系中均表現(xiàn)出優(yōu)異的mRNA和siRNA遞送能力，優(yōu)于商業(yè)轉染試劑和經(jīng)典的SM-102 LNP。

結構-活性關系（SAR）分析

研究發(fā)現(xiàn)，高效的KH-LP LNPs通常具有以下特性：pKa值在6-7之間（有利于RNA遞送）、包封率（ee）>80%、粒徑<120 nm、多分散指數(shù)（PDI）<0.2，且在中性條件下zeta電位接近中性。

不同的輔助脂質(zhì)系統(tǒng)對KH-LPs的選擇性不同。例如，DOTAP（永久正電荷）更適合與短鏈KHn頭結合，而DOPE、DSPC和14PA（弱RNA結合能力）則更適合與長鏈KHn頭結合，以實現(xiàn)高效的RNA結合、細胞攝取和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸。

體內(nèi)篩選結果
在體內(nèi)實驗中，A10-KH2/DOTAP表現(xiàn)出肺部特異性靶向能力，其生物發(fā)光信號強度高于經(jīng)典的肺部靶向LNP（如SORT MC3/DOTAP LNP）。

A10-KH4/DOPE和A18-KH4/DOPE分別在肝臟和脾臟中表現(xiàn)出高效遞送能力，且優(yōu)于或至少與經(jīng)典的肝臟靶向LNP和脾臟靶向LNP相當。

通過冷凍透射電子顯微鏡（cryo-TEM）觀察，POST LNPs呈球形，具有多層外殼和非晶態(tài)核心。

siRNA遞送能力
在體內(nèi)siRNA遞送實驗中，POST LNPs在靶向器官中表現(xiàn)出更高的特異性和沉默效率，優(yōu)于對應的SORT LNPs

在劑量依賴性實驗中，肺和肝臟POST LNPs在0.1 mg/kg劑量下仍能實現(xiàn)超過50%的沉默效率，而脾臟POST LNP在0.01 mg/kg劑量下即可達到超過50%的沉默效率

穩(wěn)定性和生物相容性
POST LNPs在4°C下儲存9天后，其mRNA遞送能力、粒徑、PDI和包封率均保持穩(wěn)定。

在重復給藥實驗中，小鼠在連續(xù)三次給藥后，靶向器官中PTEN基因水平持續(xù)保持低水平，且小鼠體重呈上升趨勢，表明POST LNPs具有良好的生物相容性。

5. 結論
本研究通過模塊化設計的KH-LPs和輔助脂質(zhì)，成功開發(fā)了一系列具有高效RNA遞送能力和器官特異性靶向能力的POST LNPs。這些LNPs在體外和體內(nèi)實驗中均表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，具有簡單組成、良好穩(wěn)定性和生物相容性，顯示出巨大的臨床應用潛力。此外，SAR分析結果表明，通過精確調(diào)節(jié)LP的結構和功能，可以為不同的靶向脂質(zhì)系統(tǒng)開發(fā)出最優(yōu)的可電離成分，為未來的RNA療法提供了新的策略。

這項研究不僅為RNA遞送系統(tǒng)的設計提供了新的思路，還為開發(fā)具有器官特異性靶向能力的納米藥物提供了重要的理論依據(jù)。通過模塊化設計和篩選策略，可以針對不同的疾病和靶器官開發(fā)出個性化的RNA遞送系統(tǒng)，有望推動RNA療法在臨床中的應用。

S-RMab®單克隆抗體
文中使用斯達特熒光標簽偶聯(lián)抗體Goat anti-Rabbit IgG(H+L) (Alexa Fluor® 594 Conjugate) （貨號S0B4007）和Goat anti-mouse IgG H&L (Alexa Fluor 488 Conjugate）（貨號S0B4017）進行免疫熒光實驗。實驗流程如下：

1.裝載mEGFP的POST LNP通過靜脈注射于C57BL/6小鼠（劑量為0.75mgkg−1）
2.48 h后，分離相應的靶向組織（肝、脾、肺），制備冷凍切片（8 μm），用95%乙醇固定10 min
3.切片用PBS洗滌3次，用0.1% Triton X100滲透30 min，用5%正常山羊血清封閉1h
4.使用一抗在4°C下孵育過夜
5.清洗載玻片，使用斯達特二抗（1:500 dilution ）在室溫下孵育1小時
6.洗滌，用4′,6-diamidino-2-phenylindole孵育5 min，并封片
7.采用奧林巴斯IX73顯微鏡進行成像
8.以1xPBS為陰性對照。

產(chǎn)品信息


杭州斯達特(www.starter-bio.com)志在為全球生命科學行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的抗體、蛋白、試劑盒等產(chǎn)品及研發(fā)服務。依托多個開發(fā)平臺：重組兔單抗、重組鼠單抗、快速鼠單抗，重組蛋白開發(fā)平臺（E.coli,CHO,HEK293,Insect Cells），已正式通過歐盟98/79/EC認證、ISO9001認證ISO13485。