第二部分——包装系统
mRNA递送需要包装或递送系统作为保护以免受核酸酶降解,进而实现细胞摄取、胞内释放和翻译过程。LNPs经历了许多改变和进步,最终在临床上首次用于小干扰RNA (siRNA)的递送。
一、Lipid-based packaging
LNPs是由结构脂质、可电离阳离子脂质、胆固醇和隐形脂质构成。结构脂类是LNPs的基本支架,主要是带中性电荷的磷脂。胆固醇可稳定LNP结构,并可调节其性质,如膜流动性、弹性和渗透性。带正电荷的阳离子脂质负责负载带负电荷的核酸,在循环系统中呈现中性特征,可避免细胞或分子识别。现今常见的两种可电离脂质是 MC3和 KC2。COVID-19 mRNA 疫苗使用的MC3型。隐身脂质,主要是聚乙二醇(PEG)聚合物共轭脂质,用来降低免疫原性。
*PEG修饰的脂质在LNP中的作用如下:
1、LNP组装时,由于亲水性和大体积,PEG链位于纳米粒子的外壳上,为LNP提供了一个外部聚合层,以阻止血清蛋白吸附和单核吞噬细胞系统的摄取,延长了体内的循环时间;
2、PEG可以防止纳米颗粒在储存过程和血液中的聚集;
3、PEG-脂质的数量可能决定颗粒的大小,当PEG脂质占比提升时,LNP的粒径明显变小;
4、PEG-脂质可实现LNP的表面功能化,功能化的PEG-脂质可以将LNP与配体或生物大分子生物偶联。
二、Cell-based packaging
细胞递送不是将mRNA货物运送到目标细胞,直接将mRNA合成的蛋白质从体内导入细胞。与LNP载体相比,它具有许多优点,包括生物相容性、循环寿命延长和内源性细胞内/细胞间信号。基于细胞的mRNA递送疗法可能会受到适用于一般细胞疗法的相同注意事项的限制,例如供体单倍型兼容性,同质生产,繁琐的质量控制和有限的细胞内递送能力。
三、Extracellular vesicle–based packaging
eEV包含由大多数细胞类型产生的一组异质细胞外双分子膜囊泡。在哺乳动物细胞中,根据其大小和细胞内起源,有三种主要类型的ev,包括外泌体,微囊泡,凋亡小体。
外泌体:直径在50-150nm之间,通过胞吞作用和胞吐作用在细胞之间穿梭和运送cargo。外泌体被受体细胞摄取后的内吞途径与LNP类似,然而,外泌体在被溶酶体降解或穿梭到其他细胞之前进行“排序”和“交换”等进一步加工活动。
微囊泡:直径50-500 nm,通过质膜出芽以低速率产生。
凋亡小体:直径>1µm,这是凋亡细胞的特有特征。
##### EV做递送载体的优势和面临的挑战
优势:① 可以携带和递送各种各样的货物,从代谢物、短核酸和氨基酸到全长mRNA和蛋白质;② 低生物相容性和低免疫原性;③ 来自血细胞的ev在全身给药后保持了穿透血脑屏障(BBB)的能力;④ 来自间充质干细胞的ev具有类似的抗炎和旁分泌特性;⑤ 临床前研究表明不诱发毒性,重复给药后耐受性良好
目前,ev的功能和应用,特别是外泌体在肿瘤和心血管疾病的诊断、预后和治疗中的应用重点关注ev的免疫调节和货物传递特性。
挑战:① 围绕着同质ev的表征、分离和纯化,因为典型的生物标志物仍然需要识别和标准化;② 高效装载( post-loading , pre-loading),分离前EV装载cargo还是分离后EV装载cargo。
四、Biomimetic packaging(仿生包装)
仿生包装结合了生物和合成颗粒的方面,一种在外层负载细胞膜