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研究背景

心脏组织在遭受缺血事件（如心肌梗死）后，其保护与再生一直是医学研究的难点。尽管临床治疗方法众多，但针对急性心肌梗死的特异性递送系统仍显不足。脂质纳米颗粒作为一类特征明确的RNA递送系统，近年来已在mRNA-based COVID-19疫苗中获准临床使用，显示出其巨大的潜力。本研究旨在评估脂质纳米颗粒（LNPs）作为心脏改良mRNA（modRNA）递送载体的可能性。通过比较不同组成的C12–200 modRNA-LNP在健康小鼠和心肌梗死小鼠心脏内的转染水平和生物分布，研究团队确定了这些纳米颗粒靶向的心脏细胞类型。

图一、不同成分LNP的表征

1.2 体外转染效率：

       我们首先在体外评估了eGFP-modRNA LNP制剂在模拟心脏组织的细胞类型中的转染效率，包括人诱导多能干细胞衍生的心肌细胞（iPS-CMs）、永生化的人皮肤微血管内皮细胞（HMEC-1）、人诱导多能干细胞衍生的成纤维细胞（iPS-FBs）和心外膜衍生细胞（EPDCs）。通过流式细胞术和荧光显微镜测量eGFP表达水平，结果显示，所有细胞类型在用eGFP modRNA-LNP处理后均表现出比柠檬酸缓冲液中的modRNA更高的转染效率（图2）。在三种C12–200 LNP制剂中，C12–200 40%/Chol. 43.5%/DOPE 15% LNP在转染成纤维细胞和心外膜细胞方面最为高效。

图一、不同成分LNP的体外细胞表达

图三、不同成分LNP的体内表达

1.4 心脏细胞表达：

为了确定modRNA-LNP在体内靶向的心脏细胞类型，我们进行了心肌内注射eGFP-modRNA LNP，并在处理后24小时对心脏进行组织学处理。eGFP表达与心外膜细胞标志物WT-1、内皮细胞标志物ERG和成纤维细胞标志物vimentin共定位，表明这些细胞类型是modRNA-LNP的主要靶点（图4）。有趣的是，三种测试的C12–200 LNP制剂显示出相似的心脏细胞靶点和转染分布模式，表明C12–200 LNP组成的变化并未影响其心脏细胞类型转染或器官生物分布。

图四、不同处方LNP在心脏内细胞水平表达

1.5 DMG-PEG脂质摩尔百分比的影响：

我们还测试了改变DMG-PEG脂质摩尔百分比对心脏modRNA-LNP转染效率的影响。然而，结果显示，不同PEG浓度的LNP制剂在心脏转染效率方面没有显著差异（图5）。然而，含有0.5% PEG-LNP的制剂导致了严重的急性毒性迹象，只有3/7只小鼠在注射后24小时内存活。

图五、不同PEG水平对心脏表达的影响

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结论