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新型抗体偶联策略的研究和体内外表征

2025年02月20日 17:29 来源:迈安纳(上海)仪器科技有限公司

本文探索了一种新型策略,通过载脂蛋白(Apolipoprotein)融合实现mRNA脂质纳米颗粒(LNPs)的自发抗体功能化。我们的研究证明,这种方法能显著提高LNPs的靶向递送效率和生物利用度,同时保持其稳定性和生物相容性。这种创新的LNP功能化策略在癌症治疗和其他需要精准递送的医疗应用中具有巨大的潜力。


新型抗体偶联策略的研究和体内外表征

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材料与方法


  1. LNP制备:使用标准的LNP制备技术,包括可离子化脂质、辅助脂质、胆固醇和PEG化脂质的混合。在此基础上,引入载脂蛋白进行融合。

  2. 载脂蛋白融合:通过基因工程技术,将载脂蛋白与靶向抗体进行融合表达,随后将其整合到LNP的表面。

  3. 表征与测试:采用多种物理和化学方法,如粒径分析、Zeta电位测定、凝胶电泳和细胞毒性试验,对制备的LNPs进行表征。通过流式细胞术和荧光显微镜观察LNPs在细胞内的递送情况。

  4. 动物实验:在小鼠模型中,评估LNPs的体内递送效率和生物安全性。通过监测血清中抗体水平和组织分布,评估LNPs的靶向性和生物利用度。



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结果


2.1 抗体功能化LNPs的制备与表征:


我们成功构建了编码抗体N端信号序列、重链和载脂蛋白的融合质粒,以及编码抗体轻链和N端信号序列的质粒。通过共表达这些质粒,我们获得了与载脂蛋白融合的工程抗体(GrAb)。随后,我们将GrAb与LNPs在37°C下孵育30分钟,通过载脂蛋白的强结合力,实现了GrAb在LNP表面的自发功能化。
动态光散射(DLS)结果表明,GrAb-LNPs的Z均粒径和ζ电位与裸LNPs相比无明显变化,表明抗体功能化过程未对LNP的粒径和表面电荷产生显著影响。此外,通过RiboGreen荧光测定法评估了mRNA的封装效率,结果显示GrAb-LNPs的mRNA封装效率与裸LNPs相当,证明了抗体功能化过程不影响LNP的mRNA封装能力。细胞结果表明,GrAb-LNPs能显著增强靶细胞的摄取。


新型抗体偶联策略的研究和体内外表征

图一、Grab LNP平台的构建和表征




新型抗体偶联策略的研究和体内外表征

图二、Grab LNP平台的体外靶向能力表征


2.2 GrAb-LNPs的靶向递送效率:


为了评估GrAb-LNPs的靶向递送效率,我们使用了HER2阳性的SK-OV-3肿瘤小鼠模型。将含有荧光素酶(Fluc)mRNA的DiD标记的LNPs通过静脉注射给予小鼠,并在不同时间点进行近红外荧光(NIRF)成像。结果显示,与裸LNPs相比,HerLNP(即含有针对HER2的GrAb的LNPs)在肿瘤部位的荧光信号显著增强,且随时间延长而逐渐增强。这表明HerLNP能够高效地将mRNA递送到肿瘤部位。


新型抗体偶联策略的研究和体内外表征


图三、Grab LNP平台的体内靶向能力表征


2.3 GrAb-LNPs的抗肿瘤效果:


为了评估GrAb-LNPs的抗肿瘤效果,我们将含有p53肿瘤抑制基因mRNA的HerLNP通过静脉注射给予HER2阳性的肿瘤小鼠。结果显示,与裸LNPs或对照组相比,HerLNP治疗组的小鼠肿瘤体积显著减小,甚至明显消退。这表明HerLNP能够高效地将p53 mRNA递送到肿瘤细胞内,并上调肿瘤抑制基因的表达,从而抑制肿瘤生长。


新型抗体偶联策略的研究和体内外表征


图四、HER-2靶向的p53 mRNA/LNP的体内抑瘤效果评价


2.4 GrAb-LNPs的生物相容性和安全性:


为了评估GrAb-LNPs的生物相容性和安全性,我们进行了组织学分析。结果显示,与接受裸LNPs(缺乏抗体修饰)的小鼠相比,接受HerLNP治疗的小鼠的主要器官(包括肺、脾、肾和心脏)均未出现结构损伤或毒性。这表明GrAb-LNPs具有良好的生物相容性和安全性。


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图五、GrAb-LNP的体内安全性评价

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讨论



本研究成功实现了载脂蛋白融合的自发抗体功能化LNPs,并证明了其在提高递送效率和生物安全性方面的显著优势。载脂蛋白的融合不仅增强了LNPs的靶向性,还通过其天然脂质结合能力提高了LNPs的稳定性和生物相容性。这一策略为mRNA疫苗和疗法的递送系统提供了新的解决方案,具有广阔的应用前景。
然而,本研究仍存在一些局限性。例如,载脂蛋白融合的具体机制仍需进一步探究,以优化LNPs的制备和递送过程。此外,虽然本研究在小鼠模型中取得了良好结果,但仍需在更多动物种类和人体中进行验证,以确保其安全性和有效性。



参考文献:Park W, Choi J, Hwang J, et al. Apolipoprotein Fusion Enables Spontaneous Functionalization of mRNA Lipid Nanoparticles with Antibody for Targeted Cancer Therapy[J]. ACS nano, 2025.




关键词: 载脂蛋白

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