可离子化脂质结构中linker对LNP的理化性质、体内外表达和靶向性的影响

图一、示意图

材料与方法

可电离脂质的设计与合成：我们设计并合成了一系列具有不同可降解连接子（如酯键、碳酸酯键、酰胺键和脲键）的可电离脂质。通过核磁共振（NMR）和质谱技术对这些脂质进行了表征，并评估了它们在乙醇和水/乙醇混合物中的稳定性。

LNP的制备与表征：采用微流控混合装置制备LNPs，并使用动态光散射（DLS）和zeta电位分析仪对LNPs的粒径、多分散指数（PDI）和zeta电位进行了表征。通过琼脂糖凝胶电泳评估了mRNA的封装效率。

体外与体内转染效率评估：在HeLa、RAW264.7和HepG2细胞系中评估了不同LNPs的体外转染效率。通过尾静脉注射LNPs至C57BL/6J小鼠体内，并使用生物发光成像技术评估了LNPs在主要器官中的分布和mRNA表达水平。

安全性评估：通过ELISA检测了小鼠血浆中细胞因子（如MCP-1、IL-6、TNF-α和IL-10）的水平，并使用血生化分析仪评估了肝功能标志物（如AST、ALT和ALP）的水平，以评估LNPs的体内安全性。

疗效评估：在转移性肺癌小鼠模型中评估了负载伪单胞菌外毒素A（mmPE）mRNA的LNPs的抗肿瘤疗效。通过测量肺重量、肺转移结节数和小鼠生存期来评估治疗效果。

实验结果

2.1 可电离脂质的稳定性和LNP表征：

在评估了所设计的具有不同连接子的可电离脂质在乙醇和水/乙醇混合物中的稳定性后，我们发现酰胺（如lipid 34）和脲键（如lipid 35）连接子的脂质在这两种溶剂系统中均表现出较高的稳定性，未发生明显的水解。相比之下，含有酯键（如lipid 14）、反向酯键（如lipid 32）和碳酸酯键（如lipid 33）连接子的脂质在水/乙醇混合物中迅速降解。这些结果表明，酰胺和脲键连接子能够显著提高可电离脂质的化学稳定性，有利于LNPs的长期储存和应用。

通过微流体混合装置制备的LNPs，其粒径、多分散指数（PDI）和zeta电位等物理化学性质得到了详细的表征。结果表明，所有LNPs的粒径均在100 nm左右，PDI均小于0.1，显示出良好的单分散性。此外，含有酰胺和脲键连接子的LNPs具有正zeta电位，而含有酯键、反向酯键和碳酸酯键连接子的LNPs则具有负zeta电位。所有LNPs的mRNA封装效率均超过95%，进一步通过琼脂糖凝胶电泳确认了mRNA的完整封装和保留。

2.2 体外转染效率：

2.3 体内转染效率与生物分布：

讨论

结论

参考文献：Somu Naidu, Gonna, et al. "Ionizable Lipids with Optimized Linkers Enable Lung-Specific, Lipid Nanoparticle-Mediated mRNA Delivery for Treatment of Metastatic Lung Tumors." ACS nano (2025).