仿磷脂脂质 nanoparticle 装载环状RNA，CROSS系统让脊髓损伤小鼠六周恢复近正常步态（《Materials Today》）

◆ （模式二：逐图走读式）

基本信息
论文题目：Aminophosphonate-derived lipid nanoparticles enable circular RNA delivery for functional recovery after spinal cord injury
DOI：10.1016/j.mattod.2025.10.005
发表期刊：Materials Today（2025）

图1 设计蓝图与脂质库：给合成脂质装上"天然磷脂的头"
先补两句常识。LNP（脂质纳米粒）是mRNA疫苗同款载体：可电离脂质负责包封核酸并在内体里"破膜"，DOPE助融合，胆固醇稳结构，PEG脂防聚集、延长循环。磷脂则是细胞膜的本尊——一个亲水头两条疏水尾。团队的灵感由此而来：既然膜天生"欢迎"磷脂，那就把磷脂的头基特征搬进可电离脂质。图1a是整体策略示意：CROSS术中局部滴+术后静脉注射双通道修复脊髓；图1b给出三系列AP脂质的代表合成路线——氨基磷酸酯、氨基膦酸酯、氨基膦酰胺酸酯衍生脂质：起始于醇与二苯基膦酸酯的酯交换，第一系列（AP5）经Atherton-Todd反应引入膦酰胺酸酯/磷酸酯连接臂，第二系列（AP52）用二烷基H-膦酸酯+醛+胺三组分一锅组装，第三系列（AP60）走环氧化物开环；¹H NMR与质谱确证，共建成67个成员的脂质库。图1c是过筛结果：封装萤火虫荧光素酶（FLuc）mRNA后测SY5Y神经细胞与原代星形胶质细胞发光（以MC3 LNP为标尺，MC3是行业常用标杆脂质），67个中有7个显著超越MC3；构效分析点名T5、T8疏水域效率更高（不饱和键与支链尾各记一功），MTT毒性复筛后AP60综合夺冠（图1）。

图1 设计示意、AP脂质合成路线与细胞筛库

图2 体内分布：局部滴注强13.7倍，肝脏反而低5倍
细胞里跑赢，动物身上呢？把FLuc mRNA装进AP60与MC3，在SCI小鼠身上比两条路：术中病灶局部滴注、术后尾静脉注射，6小时后打D-荧光素底物做活体发光。结果AP60局部给药病灶信号是MC3的13.7倍，静脉给药4.6倍；更妙的是肝脏信号——AP60比MC3低近5倍。翻译成白话：MC3的老毛病是"货物大半进肝"，AP60反而把更多剂量留在了脊髓，肝里存得少——对需要反复给药的SCI疗法，这意味着更低的脱靶肝脏负担。机制实验早有铺垫：内吞抑制 panel（氯丙嗪堵网格蛋白通路、EIPA堵巨胞饮、β-环糊精堵小窝、dynasore堵动力蛋白）显示AP60主要走网格蛋白内吞+巨胞饮两条门；钙黄绿素（一种会被内体"关禁闭"的荧光染料，逃逸到胞质才发亮）负载实验里AP60的胞质荧光强于MC3——入胞门多、逃逸快，效率自然高（图2）。

图2 AP60与MC3病灶局部及静脉给药的活体发光对比

图3 环状RNA制造术：转录+环化一步同锅，第7天表达高两个数量级
载体到位，货物也要换代。环状RNA（circRNA）是闭合环状结构的mRNA近似物，没有游离末端，核酸酶"无从下口"，耐热耐降解；但翻译机器需要内部启动位点IRES（不依赖端帽的核糖体入口）。麻烦在制造：传统法五步走——体外转录（IVT，37°C）→换缓冲→55°C环化→RNase R消化线性前体→纯化，战线长、得率低。团队引入耐高温Hi-T7聚合酶，把IVT直接拉到52°C跑，环化温度就地达标，转录+环化合并一步，后处理只剩纯化。琼脂糖胶上看环状产物/前体比值：2500 bp（碱基对长度）circRNA，Hi-T7法2.1±0.55 对常规T7法0.91±0.21；1500 bp为1.64±0.24 对 0.84±0.39——环化效率近翻倍。效率之外拼持久：SCI小鼠病灶局部给药后连续活体发光，第1天线性与环状FLuc mRNA旗鼓相当（1.5±0.3×10⁸ 对 1.2±0.08×10⁸）；第3天线性开始跳水（1.5±0.7×10⁷），第7天只剩1.6±0.1×10⁵；环状组第7天仍有2.2±1.2×10⁷——高出一个量级以上，且circRNA组血清IL-6更低、炎症更轻。翻译成白话：想要一周的持续表达窗口，选环状不选线性（图3）。

图3 一步法环状RNA合成流程、琼脂糖胶与体内外表达时长

图4 两段式给药：两周排尿复原，六周BBB评分17分
治疗实验开始。图4a是时间轴：术中把装载环状Sox2+Ascl1（摩尔比1:1、每只1 mg/kg mRNA）的CROSS分次滴在T10病灶共50 μL、停留15分钟促吸渗；术后每周静脉注射装环状GDNF的CROSS，直至六周。模型是重度挫伤：显微下T10椎板切除暴露脊髓，超细镊无垫片全周压榨30秒——模拟人类机械性脊髓损伤；术后给丁丙诺啡镇痛、头孢曲松抗感染、环孢素A抗炎七天。膀胱功能超声测残余尿：伤后第1天两组无差（249.4±32.7 对 265.8±25.7 mm³）；第7天CROSS组138.2±36.0、PBS组225.7±38.5；第14天CROSS组61.7±27.6，与健康鼠43.28±20.5已无统计学差异，PBS组还在193.9±28.2——两周，膀胱近乎满血复活。BBB评分（0=完全瘫痪，21=与正常鼠无异）：术后两组同从1.8分起跑；第4周CROSS组14.3±1.8、PBS组11.3±2.1，前者已见持续性负重踏步；第6周CROSS组17.0±3.0逼近正常，PBS组11.2±2.9原地踏步。剂量学彩蛋：HiBiT标签定量显示局注后Sox2、Ascl1在病灶的表达分别为MC3组的3.6倍、4.6倍（图4）。

图4 治疗时间轴、残余尿量与BBB运动评分

图5 细胞级证据：病灶边界长出2倍多的新生神经元
功能改善要落到细胞。BrdU（5-溴脱氧尿嘧啶，胸苷类似物，细胞增殖时掺入新合成DNA，是"新生儿标记"）连续腹腔注射七天标记伤后新分裂的细胞——OPCs及其重编程后代都在这一网里；切片做Map2（成熟神经元微管相关蛋白）+BrdU双染：病灶边界双阳性细胞PBS组8.9±4.7个、CROSS组27.7±11个，整整三倍（p<0.01）。配套组织学同样指向修复：CROSS组Map2⁺神经元生长更贴近胶质瘢痕（GFAP）边界，MBP（髓鞘碱性蛋白）与NF200（神经丝重链，轴突骨架）信号强于对照——新生的轴突不仅长了，还完成了髓鞘化，这才谈得上"传导恢复"。流式数据补齐拼图：AP60对神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞、OPCs四类细胞的递送效率全面优于MC3——重编程的"靶细胞池"确实被充分转导了（图5）。

图5 病灶Map2+BrdU双标免疫荧光，新生神经元计数

研究总结
本研究把两项技术拼成一套系统CROSS：仿磷脂头基的氨基膦酸酯可电离脂质AP60（67脂质库海选，神经元与胶质细胞双优，内吞逃逸双强），加Hi-T7一步法环状RNA（环化效率翻倍、第七天表达高线性RNA两个数量级、IL-6更低）；局部递送效率达MC3的13.7倍、肝脏蓄降低近5倍；术中滴Sox2/Ascl1环RNA启动OPC重编程、每周静脉补GDNF护航，两周内残余尿从265.8降至61.7 mm³、六周BBB评分17.0近正常，病灶新生神经元增至3倍并完成髓鞘化；非病毒、7–10天可控表达避开长期致癌风险。它示范了"载体+货物"双创新的乘法效应——换一套AP脂质、换一批环状RNA编码因子，脑卒中、视网膜变性等其他中枢损伤有望复用同一框架。

◆ 关于纳米医学网（舜纳纳米）

CROSS体系的每一块拼图，都在纳米医学网（Sunlipo Biotech，www.med-nanotech.com）的服务菜单上：mRNA/小核酸药物原料与环状RNA体制备、脂质体与LNP递送系统构建（可电离脂质库合成与处方筛选）、粒径电位/cryo-TEM表征检测、活体荧光成像与体内靶向分布检测、临床前药效与安全性评价——"设计→制备→表征→动物验证"全链条一站式交付。想复刻或改造这套体系，不必从零搭平台。

联系我们：021-5127 9909｜sunlipotech@163.com（技术服务）

参考资料：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.10.005
全文链接：https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12571231/
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：

· 可电离阳离子脂质 SM-102

· 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

· IVT mRNA 定制 × LNP 包封一体化服务

· 活体荧光成像与体内靶向分布

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

邮箱：sunlipotech@163.com（技术服务） info@med-nanotech.com（应用开发）

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

www.med-nanotech.com