给LNP做“减法”：辅助脂质缺失后，递送会发生什么？

研究发现，不同辅助脂质缺失后，LNP在递送效率和器官分布方面呈现不同变化。降低胆固醇含量会使肝脏mRNA表达下降；在部分含DOPE的体系中，完全去除胆固醇后还可观察到脾脏表达增加，但这一现象并非所有配方共有，提示其作用具有明显的配方依赖性。

图 1 | 胆固醇影响mRNA-LNP递送效率及器官趋向性

在Lung SORT体系中，去除胆固醇并未削弱肺部趋向性，反而提高了肺部表达的组织选择性，说明胆固醇对于高效肝脏递送较为重要，但并非肝外递送所必需。

图 2 | 胆固醇缺失配方增强Lung SORT LNP的肺部特异性

与胆固醇不同，磷脂缺失对器官趋向性的整体影响相对有限。在部分nAcx-Cm体系中，去除磷脂后LNP仍保持肝脏特异性表达；在MC3、SM-102和ALC-0315等单胺可电离脂质体系中，磷脂缺失后仍可维持与原始配方较为接近的递送水平，而在部分多胺nAcx-Cm体系中，递送效率则出现较明显下降，说明磷脂对递送性能的影响同样具有配方依赖性。

图3｜磷脂缺失型LNP的器官趋向性及理化性质

PEG脂质缺失则表现出较明显的脾脏趋向。去除PEG脂质后，4Ac2-C8和6Ac1-C12 LNP的mRNA表达主要转向脾脏，SM-102和ALC-0315体系也观察到类似趋势，而MC3体系在PEG脂质缺失后则失去活性。

图 4 | PEG脂质缺失型LNP介导脾脏特异性mRNA表达

进一步分析显示，辅助脂质缺失还会改变LNP进入循环后形成的蛋白冠。胆固醇缺失后，多种脂蛋白吸附水平下降，并伴随肝脏相关细胞摄取减少；PEG脂质缺失后，蛋白冠中的多种脂蛋白和补体蛋白也发生变化。结合粒径控制实验，研究团队认为，蛋白冠组成变化可能是连接配方组成与器官分布变化的重要机制线索之一。

研究团队进一步比较了不同辅助脂质缺失型LNP诱导的炎症响应。结果显示，不同组分缺失后产生的免疫效应存在明显差异。

其中，磷脂缺失带来的变化最为显著。与原始LNP相比，磷脂缺失型LNP诱导的IFN-γ、IL-6、CXCL-1和CCL5等细胞因子和趋化因子水平明显降低，并且这一趋势在6Ac1-C12和ALC-0315两种可电离脂质体系中均得到观察。

相比之下，PEG脂质缺失仅使CCL5、IFN-γ等部分炎症因子有所降低，而胆固醇缺失后的炎症响应与原始配方总体接近。不同配方的mRNA递送效率与体内炎症水平之间也未表现出直接相关性。

进一步分析发现，磷脂缺失型LNP对RAW 264.7细胞和Kupffer细胞的摄取减少，同时蛋白冠中部分免疫球蛋白吸附降低。研究团队据此推测，血浆蛋白吸附和免疫细胞相互作用的变化可能参与磷脂缺失后炎症响应减弱的过程。

图 5 | 辅助脂质对LNP诱导炎症响应的调控作用

研究团队进一步采用相关性分析和偏最小二乘法（Partial Least Squares，PLS），综合评估LNP组成、粒径、pKa等参数与体内mRNA表达及炎症响应之间的关系。

结果显示，磷脂、粒径、pKa、PEG脂质和胆固醇等变量均与不同生物学指标存在关联。其中，胆固醇与体内mRNA表达特征相关，PEG脂质与肝/脾表达比例相关，而磷脂及免疫细胞摄取则与多种细胞因子和趋化因子水平呈正相关。

这些探索性分析表明，LNP的生物学表现并非由单一组分或单一理化参数决定，而是受到多个配方因素共同调控。这一结果也进一步说明，LNP是一个高度整合的递送体系，辅助脂质与可电离脂质之间的协同作用可能共同塑造最终的体内行为。

因此，对LNP配方的评价需要同时考虑递送效率、器官趋向性、理化性质及炎症响应等多个维度，而不能仅依据单一指标判断配方性能。

图 6 | LNP组成及理化性质与生物学表现的多变量关联分析

该研究聚焦于mRNA-LNP体系，其中具体的配方规律和器官分布特征并不能直接外推至circRNA递送。不过，研究所体现的设计理念具有一定参考意义：RNA载荷与递送体系需要结合具体应用需求进行综合评价，而不能仅依据单一递送效率判断体系性能。

对于circRNA递送而言，递送体系同样需要综合考虑目标组织、表达需求、颗粒性质及免疫响应等因素。该研究进一步提示，RNA递送体系的优化需要关注脂质组成、生物界面特征与体内行为之间的关联，而非仅围绕单一材料或单一参数进行设计。

吉赛生物持续围绕circRNA相关技术开展研发，并关注RNA递送材料、组织分布及体内评价等领域的研究进展，探索circRNA技术在生物医药领域的应用潜力。

原文链接：

https://pubs.acs.org/ancac3/article-abstract/doi/10.1021/acsnano.6c07039/5232330/Decoding-the-Functional-Roles-of-Individual?redirectedFrom=fulltext