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

酯酶响应的去阳离子型季铵盐提高LNP的稳定性和脾靶向性

本文亮点

该文设计合成了一系列酯酶响应的去阳离子型季铵盐类脂质分子用于构建具有高递送效率、高储存稳定性及**脾脏转染性能的新型LNP。

 

采用AVT明星产品Dlin-MC3-DMA和DMG-PEG2k进行脂质体的制备。

 

简介：

可电离阳离子脂质被认为是用于mRNA递送的脂质纳米颗粒的重要组成部分，但在储存和体内递送过程中，mRNA的低脂复合物稳定性可能会受影响。本文报道了酯酶响应的可脱落季铵盐脂质分子的合理设计和组合合成，以开发具有高递送效率和提高储存稳定性的新型LNP。这种脂质在生理条件下携带正电荷，但在酯酶存在下迅速获得负电荷，从而允许在储存和体内递送期间稳定mRNA包封，同时促进mRNA在细胞质中的有效释放。通过正交优化确定**的LNP制剂，从而可以在静脉给药后选择性地在脾脏部位，进行有效的mRNA转染。LNP 介导的卵清蛋白 （OVA） 编码 mRNA 的递送诱导抗原呈递细胞 （APC） 中的有效抗原表达，并引发针对 OVA 转导**的强烈抗原特异性免疫应答。这项工作证明了可脱落的季铵盐类脂质在脾脏选择性mRNA转染和**免疫**中的潜力。

制备：

LNP制备：

采用三因素四水平正交实验设计（三因素：脂质、DOPE、DMG-PEG2k），以**比例配制脂质纳米颗粒（LNPs）。实验使用Minitab，version-19进行设计和分析。LNP是通过在乙醇中以指定的摩尔比混合设计脂质、DOPE和DMG-PEG2k而形成的。通过在10mM柠檬酸钠缓冲液中mRNA来制备mRNA水相。通过涡旋将等体积的脂质溶液和mRNA溶液快速混合在一起以形成LNP。LNP在10mM柠檬酸钠中稀释，然后在3500 MWCO Slide-A-Lyzer TM迷你透析设备（Thermo Scientific，USA）中透析60分钟。

关于材料和方法的所有详细信息请参考support information

结果：

图2. 酯酶响应的可脱阳离子脂季铵的设计和筛选。

（a） 用于脂化季铵合成的胺、丙烯酸酯和烷基化溴化物的列表。（b）类脂季铵的一般合成路线。（c） 脂质筛查示意图。根据Hela细胞中的大小、Zeta电位和mEGFP转染来评估信使核糖核酸/类脂复合物。（d） 在Hela细胞中24小时的信使核糖核酸/脂质复合物的EGFP表达谱（500ng-mEGFP，n=3）。（e） 通过高效液相色谱法（HPLC）测定AMB-POC18产生对羟基苯甲醇的水解动力学。（f） AMB-POC18、AMB-AOC18和AMB-OC18在37°C下存在100 U mL-1猪肝酯酶时的Zeta电位变化。

图2. AMB-POC18 LNPs的生物分布和脾脏特异性mRNA转染

 

结论：

总之，研究人员构建了一个酯酶响应可脱阳离子季铵脂质库，目的是开发新的LNP，用于具有高储存稳定性的mRNA递送。脂质的平行筛选，然后对LNP制剂进行正交优化，确定AMB POC18 LNP具有比基准MC3-LNP更高的mRNA转染效率和更高的制剂稳定性。由于酯酶不稳定部分的结合，AMB-POC18 LNP能够在脾脏中进行有效的mRNA转染。包裹**抗原mRNA的AMB-POC18 LNPs可以有效转染APC，诱导效应T细胞的增殖，并对黑色素瘤表现出有效的**和预防效果，没有副作用。作者设想，进一步的结构-功能研究与机制研究相结合，将提供对用于脾特异性mRNA转染的季铵脂质纳米颗粒的结构理解，并为**免疫疗法的潜在应用提供信息。

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