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Promega联合UBC解锁LNP新突破!全新脂质体技术攻克mRNA肝外递送难题

来源: 发布时间:2026-06-10

近日,不列颠哥伦比亚大学(UBC)Pieter Cullis团队在《Nature Communications》发表重磅研究成果《Liposomal lipid nanoparticles for extrahepatic delivery of mRNA》,通过重构LNP颗粒结构研发脂质体LNP,从底层突破传统脂质纳米颗粒静脉注射后90%药物富集肝脏、难以靶向脾、淋巴结、胰腺等肝外脏器的行业痛点,为免疫疫苗、代谢病靶向治疗、基因疗法开辟全新路径;全球生命科学品牌Promega依托NanoLuc®生物发光技术优势,携手UBC RNA与制剂中心对外开放核心报告mRNA资源,助力全球科研人员复刻、拓展该项突破性成果。



一、传统LNP固有短板:肝脏富集成为肝外mRNA疗法落地最大阻碍

脂质纳米颗粒(LNP)是mRNA、siRNA核酸药物产业化的核心递送载体,新冠mRNA疫苗、全球首款获批RNAi药物ONPATTRO(Patisiran)均依托经典四组分LNP(可电离脂质+辅助脂质+胆固醇+PEG-脂质)实现临床转化,其对肝细胞高效转染能力已得到临床验证。但经典类ONPATTRO配方存在无法规避的生理局限:静脉给药1小时内约90%给药剂量被肝脏快速清除,天然肝趋向性导致药物难以抵达脾脏、淋巴结、胰腺等关键靶器官,极大限制了自身免疫病、实体瘤mRNA疫苗、胰腺代谢疾病基因药的研发进程,长期以来,肝外靶向递送是核酸制药领域亟待攻克的关键难题。


二、结构革新:脂质体LNP靠脂质配比重构实现双层囊泡结构

UBC科研团队跳出优化脂质化学结构的传统研发思路,通过调控双层形成脂质与可电离脂质摩尔比(RB/I)实现LNP颗粒构型质变:当RB/I=4时,颗粒由传统“脂质单层包裹油性内核”转变为脂质双层包裹水相内核、内部嵌合固体核心的新型脂质体结构;冷冻电镜数据证实,该配比下84%颗粒完成构型转化,固体核心占颗粒内部体积30%,所有组别颗粒粒径稳定维持在40~60nm,结构改造未改变纳米颗粒基础尺寸特性。

配方核心优化逻辑为大幅提升鸡蛋鞘磷脂(ESM)+胆固醇等双层脂质占比,依托pH动态变化完成颗粒组装与胞内药物释放:

1. 组装阶段(pH4→7.4):酸性环境下带正电可电离脂质锚定负电mRNA形成内核复合物,ESM/胆固醇脂质逐层沉积成双层外壳;体系pH上调至生理7.4后,外层可电离脂质电中性转变并向内迁移扩张油相,mRNA脱离油核被封存于水相内腔,双层脂质形成天然保护屏障。

2. 胞内递送阶段(内体酸性环境):细胞内吞后内体酸化,可电离脂质再度质子化带正电并向外层迁移,携载mRNA的固体核心向外凸起形成“弹头结构”,凸起结构与带负电内体膜融合,精准将mRNA释放至细胞质完成蛋白翻译,区别于传统LNP无差别破膜释放机制,提升药物递送精准度。


三、硬核实验数据出炉:循环半衰期提升15倍,脾、淋巴结表达信号暴涨50倍、150倍

研究全程选用Promega NanoLuc® mRNA作为定量报告工具,依托NanoLuc超高灵敏度生物发光体系完成体外稳定性、体内组织分布全维度验证,全部核心关键数据如下:

(1)体外稳定性与转染性能

RB/I=4最优配方在Huh7肝细胞中转染效率对标甚至优于经典ONPATTRO制剂;储存稳定性实现跨越式突破:4℃条件存放63周后,mRNA包封率仍超80%,颗粒粒径增幅<20%,是全梯度配比中mRNA完整性、体外翻译活性最优的制剂配方。

(2)体内药代与组织靶向数据(SPECT/CT+离体器官成像)

1. 药代动力学:脂质体LNP体内循环半衰期相较传统LNP延长约15倍,根源在于颗粒表面吸附血浆蛋白量仅为经典配方的50%,大幅降低体内巨噬细胞吞噬清除效率,延长体内循环时间,为肝外脏器富集创造条件;

2. 组织靶向:相较于标准制剂,脾脏mRNA表达发光信号提升50倍,腹股沟淋巴结信号提升150倍;在传统LNP几乎无法实现有效富集的胰腺组织,也稳定检出功能性mRNA表达信号;免疫荧光显示药物主要富集于脾脏边缘区、淋巴结被膜下窦巨噬细胞,契合免疫疗法靶细胞需求;

3. 配方通用性:替换BNT162b2、mRNA-1273两款商业化新冠疫苗同款可电离脂质后,脂质体双层结构仍稳定维持,证明该结构改造策略适配市面主流临床脂质原料,具备产业化落地潜力。

Promega中国(minisite.promega.com.cn)技术专家补充:NanoLuc®荧光素酶仅171个氨基酸(19.1kDa),发光强度远超传统萤火虫荧光素酶,搭配Nano-Glo® Fluorofurimazine活体底物、Nano-Glo® Luciferase Assay检测试剂盒,既可活体小动物IVIS全身成像,也可离体脏器匀浆精准定量,能够捕捉胰腺、微小淋巴结等微量组织中微弱mRNA表达信号,是LNP肝外递送效果量化的黄金工具,也是本研究精准获得靶向数据的关键前提。依托Promega成熟的生物发光产品线,除NanoLuc报告mRNA外,ViaScript™ mRNA转染试剂、NanoBiT®互补检测系统也被广泛用于LNP制剂体外转染优化与胞内蛋白动态监测,助力国内药企、CRO、科研院所加速核酸递送平台开发。


四、产学研协同落地:Promega×UBC RNA制剂中心开放NanoLuc® mRNA,降低全球科研门槛

此前UBC实验室自研NanoLuc® mRNA门槛高、合成工艺复杂,大量中小型课题组、生物医药企业受限于原料制备能力,难以复刻脂质体LNP的突破性实验。为此,Promega与不列颠哥伦比亚大学RNA与制剂中心达成全球战略合作,面向全球学术机构、生物医药企业开放标准化NanoLuc® mRNA原料供应,省去科研团队自主合成环节,聚焦LNP配方优化、肝外靶向制剂开发、新型mRNA药物构建三大研究方向。

据Promega中国官网配套科研服务信息,国内科研用户可通过Promega中国技术渠道对接UBC RNA与制剂中心,一站式获取和论文同源批次NanoLuc® mRNA、全套Nano-Glo检测底物及完整实验方案;同时Promega配套GloMax®系列多功能酶标仪、活体成像配套试剂,形成从mRNA原料→细胞转染→体外定量→活体动物成像的全链条解决方案,加速国内肝外靶向LNP从实验室走向新药研发转化。


五、产业价值展望:重塑mRNA药物研发格局,拓宽疫苗与基因药应用边界

业内专家表示,本次脂质体LNP技术突破,补齐了LNP递送系统肝外靶向短板:一方面助力肿瘤mRNA疫苗精准靶向脾脏、淋巴结免疫细胞,提升体内抗肿瘤免疫应答效率;另一方面推动胰腺糖尿病、自身免疫病等代谢类疾病的蛋白替代mRNA疗法落地,打破传统LNP只能做肝脏靶向药的产业桎梏。

随着Promega开放核心报告工具资源,全球科研圈可快速迭代优化脂质体LNP配方,未来通过进一步修饰靶向配体,有望实现肺、肾脏、骨髓等更多器官精准mRNA递送,加速新一代非肝靶向mRNA创新药进入临床前开发阶段。

电话:010-58256268

技术支持邮箱:chinatechserv@promega.com