不同的mRNA-LNP細胞內(nèi)的蛋白表達差異

瀏覽次數(shù)：1479　發(fā)布日期：2021-6-7　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負

在新冠疫情爆發(fā)將近一年之際，輝瑞以及Moderna的mRNA新冠疫苗相繼緊急獲批上市，標志著mRNA類藥物這一蟄伏了許久的顛覆性藥物創(chuàng)新技術(shù)愈發(fā)成熟。針對多種流行性傳染性疾病（包括新冠病毒）、罕見性疾病以及腫瘤等，mRNA藥物可誘發(fā)體內(nèi)快速生產(chǎn)出多種特異性的抗原/抗體，作用于相應(yīng)的細胞靶點，實現(xiàn)較好的治療效果。這也促進了mRNA藥物相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的研究者們相繼步入這一具有良好前景的領(lǐng)域內(nèi)。

然后對于一些“新手”們，如何實現(xiàn)對mRNA這類特殊又嬌貴的藥物成分的高效體內(nèi)遞送，往往成為困擾他們的一大難題。目前通過參照早期已上市的siRNA類藥物及mRNA新冠疫苗，大家多會采用脂質(zhì)納米粒（LNPs）來復(fù)制相應(yīng)的成果，并也的確可以很好的解決問題。但是mRNA-LNP里面學(xué)問很多，LNP的大小、結(jié)構(gòu)等等的不同，都可能會對相應(yīng)的mRNA表達產(chǎn)生影響，接下來小編就帶大家通過相關(guān)文章了解其中的奧秘。

首先我們關(guān)注粒徑大小的影響。早期就有研究表明通過改變siRNA-LNP配方中PEG磷脂的含量，可以制備得到大小不同的siRNA-LNP。^【1】參考早期的研究，研究者們通過調(diào)控PEG磷脂的含量在3 mol%~ 0.25 mol%間變化，使用微流控納米顆粒制備系統(tǒng)制備得到粒徑大小在45 nm至135 nm間變化的mRNA-LNP，如圖1所示。

圖1. 不同含量PEG磷脂下mRNA-LNP的粒徑大�。▽嵭膱A為mRNA-LNP，空心體為空載的LNP）

隨后分別在脂肪細胞和肝細胞上研究不同粒徑大小的mRNA-LNP的體外轉(zhuǎn)染效率，詳見圖2中數(shù)據(jù)結(jié)果所示。首先在mRNA-LNP的攝取上，肝細胞對mRNA-LNP的攝取并未展現(xiàn)出粒徑依賴性，而在脂肪細胞上，64 nm的LNP呈現(xiàn)出了較突出的細胞攝取。此外發(fā)現(xiàn)LNP攝取幾乎在瞬間開始(在第一個小時內(nèi))，并且在給藥后24小時脂肪細胞攝取趨于穩(wěn)定，而肝細胞則更快，在8小時左右就趨于穩(wěn)定了。同時也發(fā)現(xiàn)在兩種細胞上，mRNA-LNP的細胞攝取平均都在50 %左右。

mRNA被細胞攝取后，檢測其相應(yīng)的蛋白表達，所采用的是編碼人促紅細胞生成素的mRNA。在前8個小時內(nèi)，兩種細胞中都沒有相應(yīng)蛋白的表達，而8小時后，可發(fā)現(xiàn)64 nm的LNP的在兩種細胞中所產(chǎn)生的人促紅細胞生成素明顯高于其他粒徑大小的LNP。由于LNP攝取的差異可以忽略不計，因此可以推斷，蛋白表達的限制步驟是從核內(nèi)體(核內(nèi)體逃逸)釋放mRNA，而這一過程本身嚴重依賴于LNP顆粒大小和細胞類型。

圖2. 不同大小的LNPs的在脂肪細胞（A、B、C）和肝細胞上（D、E、F）的細胞攝取和蛋白表達（其中，紅色、綠色、黃色、藍色數(shù)據(jù)分別代表48、64、100、134nm的LNP）

從幾種不同粒徑大小的LNP的細胞攝取及蛋白表達情況來看，單純考慮粒徑大小方面的因素，粒徑約在60、70 nm的mRNA-LNP相應(yīng)的細胞攝取及蛋白表達效果最好。但是當然LNP的結(jié)構(gòu)和組成也會起到重要的影響作用，這方面的內(nèi)容我們下一次會再繼續(xù)探討。

參考文獻：
1. Belliveau NM, et al. (2012) Microfluidic synthesis of highly potent limit-size lipid
nanoparticles for in vivo delivery of siRNA. Mol Ther Nucleic Acids 1:e37.
2. Chen S, et al. (2014) Development of lipid nanoparticle formulations of siRNA for hepatocyte gene silencing following subcutaneous administration. J Control Release 196:106–112.
3. Marianna YA, et al.（2018）Successful reprogramming of cellular protein production through mRNA delivered by functionalized lipid nanoparticles. PNAS 115: E3351–E3360

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