“脂质纳米颗粒（LNP）作为核酸递送载体，在生物医学领域展现出巨大潜力。LNP的独特结构使其能够有效包裹和保护核酸药物，避免其在递送过程中的降解和提前释放。本研究聚焦于LNP的两大关键组成部分——可电离脂质和PEG修饰脂质，旨在深入理解它们对LNP性能的影响。”

01
结果

1.1 可电离脂质结构对LNP的理化特性的影响

研究人员使用固定摩尔比（DSPC:胆固醇:可电离/阳离子脂质:PEG脂质=10:38.5:50:1.5mol%）制备LNP，所有LNP均具有相似的粒径、PDI、ζ电位和封装效率，包括粒径小于100nm、低PDI（<0.2）、接近中性的ζ电位和高封装效率（>90%），表明它们具有相似的物理化学特性。显示可电离脂质的结构对LNP的物理化学特性有一定影响，但并非决定性因素。

1.2 可电离脂质对体外mRNA表达效力的影响

研究人员使用HEK-293细胞测试不同可电离脂质制备的LNP在体外mRNA表达效力。结果显示，SM-102和ALC-0315 LNP表现出显著高于DLin-MC3-DMA（MC3）、DODAP和DOTAP LNP的mRNA表达水平。DSPE-PEG2k的加入降低了mRNA表达水平。

1.3 可电离脂质对体外分布的影响

在体内分布的研究中，研究人员使用了DiR（一种脂溶性染料）来标记LNPs，以便追踪其在小鼠体内的位置。通过将DiR标记的Fluc mRNA-LNPs注射到小鼠后肢肌肉中，并在不同时间点测量荧光强度，研究人员观察了LNPs在注射部位的保留情况。研究结果显示，不同脂质组成的LNPs在体内分布存在差异。具体而言，SM-102和ALC-0315 LNPs在注射部位的荧光信号强度和曲线下面积（AUC）显著高于DLin-MC3-DMA（MC3）、DODAP和DOTAP LNPs。这表明，在选择LNP的脂质组成时，可电离脂质的种类对LNP在体内的分布和清除率具有重要影响

1.4 可电离脂质对体内表达mRNA的能力影响

为了评估不同脂质组成的LNPs在体内表达mRNA的能力，研究人员对注射了DiR标记Fluc mRNA-LNPs的小鼠进行了进一步分析。通过检测荧光素酶（Fluc）的表达水平，研究人员比较了不同LNPs在体内的表达效力。研究结果显示，在体内表达方面，ALC-0315和SM-102 LNPs显示出较高的mRNA表达水平，而MC3、DODAP和DOTAP LNPs的表达水平相对较低。特别是在肝脏中，ALC-0315 LNPs的Fluc表达显著高于SM-102 LNPs。这些发现进一步表明，LNP中可电离或阳离子脂质的种类对其在体内mRNA表达的分布具有显著影响，即使所有LNPs都具有相似的关键质量属性（CQAs）。

1.5 PEG修饰脂质对LNP特性和效力的影响

研究人员还研究了PEG修饰脂质对LNP特性和效力的影响。通过选择ALC-0315、SM-102和MC3作为主要脂质，并与三种不同的PEG类型（ALC-0159、DMG-PEG2k和DSPE-PEG2k）结合使用，研究人员发现PEG修饰脂质的选择对体内mRNA-LNP的分布和表达也有显著影响。特别是，使用DSPE-PEG2k会降低SM-102、ALC-0315和MC3 LNPs的荧光素酶表达水平。

02
实验结论

本研究表明，尽管所有LNP具有相似的物理化学特性，但可电离和PEG修饰脂质的选择显著影响LNP的体内外效力。SM-102和ALC-0315 LNP在体内外均表现出较高的mRNA表达水平，而DOTAP和DODAP LNP的表达水平较低。此外，PEG脂质的选择也显著影响mRNA表达水平，其中ALC-0159的加入显著提高了表达水平，而DSPE-PEG2k的加入则降低了表达水平。这些发现为LNP的优化设计提供了有价值的见解，强调了脂质选择对LNP性能的重要性。未来的研究应进一步探索不同脂质组合对LNP效力的影响，以及如何通过优化脂质结构来提高LNP的递送效率和生物安全性。

03
实验数据

图一、脂质材料结构

图二、LNP的理化性质评价

图三、LNP的细胞毒性评价

图四、不同阳离子脂质的体内分布

图五、不同阳离子脂质的体内表达和分布

图六、不同阳离子不同聚乙二醇脂质的理化性质评价

图七、不同阳离子不同聚乙二醇脂质的体外细胞表达

图八、SM-102和不同聚乙二醇脂质组合的体内分布和表达

图九、ALC-0315和不同聚乙二醇脂质组合的体内分布和表达

图十、MC-3和不同聚乙二醇脂质组合的体内分布和表达

参考文献：Binici, Burcu, et al. "Exploring the impact of commonly used ionizable and pegylated lipids on mRNA-LNPs: A combined in vitro and preclinical perspective." Journal of Controlled Release 377 (2025): 162-173.