mRNA脂質遞送載體LNP的研發處方分析 （輔助磷脂——植物膽固醇）
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近年來，脂質納米粒(LNP)已成功作為RNA疫苗和療法的遞送平臺。裸露的RNA是一種帶負電荷的親水性大分子，由于細胞膜的靜電排斥，難以進入細胞，且易被體內RNA酶迅速降解。因此，需要保護性外殼才能進入細胞。因為細胞膜主要由脂質組成，利用脂質囊泡包封RNA可通過細胞膜并將RNA釋放到細胞質中。因此，囊泡首先應該是一種帶正電的脂質，能夠結合帶負電的RNA。然而，由陽離子脂質組成的囊泡由于能與帶負電的細胞膜發生靜電作用而引起細胞毒性，脂質結構已經發展成為能夠對內體酸性環境響應而帶正電荷的分子。
LNP的制備取決于自組裝能力，即脂質成分發生分子間相互作用而自發組織成納米結構實體。首先，帶負電荷的核酸和帶正電荷的脂質之間通過靜電結合，然后，通過脂質組分之間的疏水作用和范德華作用進行組裝，進而形成LNP。由于脂質化學的多樣性、核酸的獨特性以及兩者混合的時間特性，自組裝早期階段的表征和對LNP最終性質相關影響的研究依然具有挑戰性。LNP制備方案至少會在兩方面影響自組裝產物：LNP的均勻性和核酸負載效率。
植物性膽固醇
膽固醇是一種天然豐富的細胞膜成分，常作為LNP配方的結構脂質。LNP配方中膽固醇占比約20?50%。膽固醇是動物細胞膜的豐富成分，通常從羊毛等天然原料中大量提取。膽固醇在細胞攝取中的作用很長一段時間一直被忽視。研究發現，用天然植物甾醇(如β-谷甾醇和氧化膽固醇衍生物)取代LNP配方中的膽固醇，可以顯著改善mRNA的遞送，可能由于內吞途徑中不同的脂質運輸和LNP內體逃逸的增強的結果。雖然目前還不完全清楚為什么含有β-谷甾醇的LNP更有可能逃脫溶酶體途徑，但它們的形狀多態性和多層結構組織可能會使內體膜變形或延長核酸釋放的時間框架。膽固醇主要存在于LNP的外殼，這解釋了為什么對固醇結構進行修飾可能會引起LNP表面的組織變化。
圖：膽固醇和植物性β-谷甾醇
此外，最近的研究表明，當接觸載脂蛋白E(ApoE)時，膽固醇會從LNP核心轉移到脂質外殼上。這些結果表明，與可電離脂質相比，雖然膽固醇相對惰性，但膽固醇及其衍生物可能影響細胞識別途徑。然而，關于LNP配方中膽固醇的修飾，仍然存在許多未知和挑戰。例如，植物甾醇沒有膽固醇那么豐富，供應稀少，生產成本高，可能會阻礙它們在LNP配方中的應用；原料的性質和相應的痕量雜質可能會導致LNP的批次差異性。固醇和脂質的立體化學也可能對LNP配方產生潛在影響，如立體化學是否會影響脂質的識別、運輸和循環利用? 不同對映體在LNP表面的脂質堆積是否有顯著差異? 這些問題的答案需要進一步的研究探索。
LNPs組成成分
LNP四大組成成分相對固定：膽固醇、磷脂、PEG衍生物、陽離子脂質。其中陽離子脂質是靈魂，兼具充分包裹mRNA分子和促進細胞吸收兩重作用，是LNP逃離內體的關鍵成分。陽離子脂質與帶負電的 mRNA 結合，可高效包載核酸藥物，同時提供正電荷，與帶負電荷的mRNA復合，有助于內涵體逃逸。常用的產品有DLin-MC3-DMA，DOTAP.Cl，DC-CHOL等。而聚乙二醇化磷脂可提高粒子穩定性，減少粒子在體內與血漿蛋白的結合，延長體循環時間。例如DMG-PEG2000，DSPE-MPEG2000。新冠疫苗中， Moderna和 BioNTech基本成分一樣，陽離子脂質（Moderna）與聚乙二醇脂質（BioNTech）結構極其相似，各組分比例近似，它們用到的脂質體還包括ALC-0159，cholesterol，ALC-0315，DSPS，SM-102等
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