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《Nature Communications》:LNP给锁核酸装上快递盒,肠炎用药剂量直降30倍【详读】

《Nature Communications》:LNP给锁核酸装上快递盒,肠炎用药剂量直降30倍【详读】
来源于:纳米医学网 | 作者:小 N | 发布时间:2026-10-28 | 浏览:2
《Nature Communications》:LNP给锁核酸装上"快递盒",肠炎用药剂量直降30倍

 

 

 

《Nature Communications》:LNP给锁核酸装上


◆ 一、文献简介

炎症性肠病(IBD,含溃疡性结肠炎与克罗恩病)困扰着全球数百万患者,肠道免疫细胞持续过度激活、TNFα等促炎因子不断级联放大,是这条病理链的核心推手。反义寡核苷酸(ASO)——一段与靶mRNA互补的单链核酸——理论上能在源头关掉任何"不可成药"的炎症基因,其中的第三代化学改造锁核酸(LNA,核糖环2'与4'位碳之间用氧亚甲基桥"锁"住构象)与靶标亲和力最高、最稳定。可LNA临床化的卡点恰恰在"到不了、用量大":结构刚性与负电荷让它难以穿透细胞膜,想起效就得大剂量全身给药,而高剂量又带来脱靶与肝毒性风险。自1978年Zamecnik与Stephenson首次用ASO抑制病毒蛋白翻译以来,化学修饰一路升级,递送始终是短板。为此,以色列特拉维夫大学Shahd Qassem/Hazana-Halevy团队把赌注押在脂质纳米颗粒(LNP)上——mRNA疫苗验证过的非病毒递送王牌——筛选8种新型可离子化脂质装载LNA,在DSS结肠炎小鼠中实现30倍剂量削减并显著缓解疾病,成果发表于 Nature Communications(DOI: 10.1038/s41467-025-63037-6)。


◆ 二、筛选策略:8种脂质库+一把"分子尺"

LNP的核心部件是可离子化脂质:生理pH下电中性、减少对细胞膜的乱粘附,酸性环境(组装时与内体里)质子化带正电——前者抓住带负电的核酸提高包封,后者撑破内体膜完成"内体逃逸"(药物逃出胞内降解仓库的关键一步)。团队此前发现亚油酸尾部脂质(2、6、10号)递送siRNA出色、可降解支链酯尾(14号)递送mRNA更佳,于是本轮用乙醇胺/羟胺/肼连接臂与二甲胺/哌嗪头基组合出8种结构各异的新脂质,覆盖三类尾链设计。配方统一为可离子化脂质:胆固醇:DSPC:PEG-DMG=50:38.5:10:1.5(摩尔比),微流控(Nanoassemblr,水相酸缓冲液与乙醇脂相按3:1混合瞬间自组装)一步制粒。

图1 八种可离子化脂质的化学结构:尾链/连接臂/头基的系统变化

图1 八种可离子化脂质的化学结构:尾链/连接臂/头基的系统变化


◆ 三、理化体检:50–70 nm、包封率>85%、细胞存活率>80%

动态光散射(DLS,靠激光散射涨落测粒径)显示多数处方粒径50–70 nm,仅脂质10与25偏大;PDI(多分散系数,越接近0粒径越整齐)0.03–0.2,Zeta电位-6~10 mV(近中性表面意味着PEG外壳铺展到位,既不被血浆蛋白大量调理,也不会像强正电颗粒那样招来膜毒性);TNS荧光法测得pKa 6.0–6.9,正落在可离子化脂质LNP公认的适宜区间。RiboGreen(一种只在结合核酸后才发荧光的染料,游离+包封两态相减即得包封率)测得所有处方LNA包封率均超85%。毒性筛查用无活性的阴性对照LNA:RAW 264.7巨噬细胞孵育96小时(XTT法,活细胞把四氮唑盐还原成橙色甲臜),8个处方细胞存活率全部保持在80%以上——先过安全关,再谈药效。


◆ 四、体外药效:用Hif1α剪接报告系统量"转染效率"

递送效率的公平比较需要一把与药效无关的标尺。若直接测TNFα敲低,各家脂质的毒性、摄取路径与基因本底表达都会混进读数。团队借了一个巧妙的"分子尺":小鼠Hif1α基因有15个外显子,一条针对其pre-mRNA的LNA剪接切换序列能把第14号外显子"跳切"掉,造出一个体内本来不存在的嵌合mRNA异构体——野生型与"人造型"用ddPCR(数字液滴PCR,把样本分割成上万微滴分别计数,绝对定量无需标准曲线)分别计数,人造型占比(%SpSw)就是转染效率的直接读数,比测基因敲低更灵敏、更特异。三种IBD相关细胞系(RAW 264.7单核/巨噬细胞、MC38结肠上皮癌细胞、NIH/3T3胚成纤维细胞)上,8个处方同浓度爬坡:脂质15在三系上全面超越基准脂质10,其余多数平庸;脂质2被选为"次优对照"进入体内实验。

图3 Hif1α外显子14跳切报告系统原理与三细胞系剪接效率曲线

图3 Hif1α外显子14跳切报告系统原理与三细胞系剪接效率曲线


◆ 五、体内验证:1 mg/kg打平裸LNA的30 mg/kg

细胞里的成绩不等于体内的成绩——蛋白冠、单核吞噬系统清除与内体酸化程度都会重写剧本。C57BL/6小鼠(n=3/组)眶后静脉注射1 mg/kg的LNA-LNP(眼眶后静脉丛给药,小鼠常用快速静脉路径),对照裸LNA高剂量30 mg/kg与低剂量1 mg/kg。肝脏读数最能说明问题:30 mg/kg裸LNA在肝可达近80% SpSw但脾脏几乎无效;1 mg/kg裸LNA在肝脾均<5%——等于零。同剂量下,基准脂质10的LNP在48小时肝内峰值约60% SpSw、72小时回落到30%,脾内仅略超10%;而脂质15的LNP在肝内所有时间点接近100% SpSw,脾脏也显著优于裸LNA与脂质10。翻译成白话:装进对的LNP后,1 mg/kg的效果追平了30倍剂量的裸LNA——这就是30倍剂量削减的由来。

图4 健康小鼠肝/脾剪接效率:脂质15接近100%,裸LNA低剂量无效

图4 健康小鼠肝/脾剪接效率:脂质15接近100%,裸LNA低剂量无效


◆ 六、到发炎的结肠去:一半巨噬细胞、三分之二中性粒"接单"

递送的终极考场在肠道。2% DSS自由饮水7天诱导结肠炎(化学损伤肠上皮、免疫细胞涌入肠固有层的经典IBD模型),iv脂质15-LNP(含Cy5荧光标记物)后活体成像:结肠、肝、脾、肾、肺均见信号。把结肠固有层细胞单独消化出来做流式(按CD45/CD11b/F4/80/Ly6G等标志分选细胞亚群),结果直指炎症主力军:47.6%的内皮细胞、53.1%的髓系细胞、46.9%的巨噬细胞、64.6%的中性粒细胞以及24.9%的B细胞都带上了Cy5-LNP信号。换句话说,驱动结肠炎的核心细胞群几乎都被LNP"敲门成功"。


◆ 七、疗效与安全:抗TNFα-LNP剂量砍到2 mg/kg,肠炎四项指标全面改善

换上真正的治疗序列——靶向TNFα的LNA。DSS小鼠第3、5天给药(PBS、裸抗TNFα LNA 2 mg/kg、抗TNFα-LNP 2 mg/kg、阴性LNP 2 mg/kg,n=10):抗TNFα-LNP组第7天体重下降显著收窄;结肠缩短(炎症纤维化与肌张力丧失的标志)被完全保护——与健康组无统计学差异,而对照组均显著缩短;肠组织TNFα蛋白降约3倍,IL-6与IL-1β(另两个肠道炎症关键介质)同步大幅下降;病理评分显示隐窝绒毛结构完整、白细胞浸润减少。安全性收尾:肝酶ALP、ALT、AST全部与健康对照组持平(LNA类药最担心肝毒性),淋巴细胞、单核细胞、血小板计数无异常——30倍剂量削减没有以载体毒性为代价。

本研究把LNA的"高亲和力"与LNP的"强递送"拼在一起:8脂质库中筛出的脂质15处方在1 mg/kg即实现肝脏近100%剪接切换、炎症结肠内约40% SpSw(较健康结肠高10倍,呈现病灶偏好),载抗TNFα序列后在DSS结肠炎中缓解体重丢失、结肠缩短与炎症因子风暴且安全性良好。这一"低剂量高疗效"的组合拳为寡核酸药物治疗炎症性疾病扫清了剂量-毒性障碍;其平台逻辑可平移:换一条序列,siRNA、ASO乃至其他剪接调控核酸都能装进同一个快递盒——肠炎之外,LNA-LNP有望成为一大类髓系细胞驱动的炎症与自身免疫疾病的通用敲门砖。


◆ 关于纳米医学网(舜纳纳米)

本文的LNA-LNP体系,正是纳米医学网(Sunlipo Biotech,www.med-nanotech.com)的常规技术栈:脂质体与LNP递送系统构建(可离子化脂质筛选、微流控工艺与处方优化)、核酸药物递送设计(ASO/siRNA/mRNA包封)、粒径电位/包封率/pKa表征检测,以及活体荧光成像与体内靶向分布检测、IBD等临床前药效与安全性评价——一站式覆盖"设计→制备→表征→动物验证"全链条,帮课题组把寡核酸处方做稳、测准。

联系我们:021-5127 9909|sunlipotech@163.com(技术服务)
官网:https://www.med-nanotech.com

参考资料:https://doi.org/10.1038/s41467-025-63037-6
全文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12361575/
声明:仅代表作者个人观点,用于研究用途,如有不科学之处,欢迎留言指正!


◆ 相关产品推荐

本文涉及的核心材料与成品粒:

· DSPC(二硬脂酰磷脂酰胆碱)

· DSPE-PEG-Maleimide (MW 2000)

· mPEG-Cholesterol (MW 2000)

· DiO 标记 SM102 LNP-mCherry mRNA

◆ 相关技术服务

以下模块可单独委托,也可按"处方 - 制备 - 表征 - 动物验证"打包推进:

· LNP 递送系统技术服务

· mRNA 纳米递送载体种类及研发策略

· LNP-mRNA 疫苗量产与工艺放大

· 活体荧光成像与体内靶向分布

· 临床前药效评价(移植瘤/原位/PDX)

《Nature Communications》:LNP给锁核酸装上

上海舜纳生物科技有限公司 纳米医学技术研发中心  Sunlipo Biotech Research Center for Nanomedicine

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电话:86-21-5127 9909  传真:86-21-5193 6393

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