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mRNA的xinguan疫苗的成功，離不開幾十年來對脂質(zhì)載體給藥系統(tǒng)的研究。該技術(shù)已被用于向目標(biāo)細(xì)胞和組織傳遞各種生物活性分子，如小分子抑制劑和疫苗成分。脂質(zhì)載體技術(shù)與傳統(tǒng)的藥物傳遞方式相比有很多優(yōu)勢，包括增加藥物的穩(wěn)定性、生物利用度和分布。 

脂質(zhì)納米顆粒(Lipid nanoparticles，LNPs)是脂質(zhì)載體給藥系統(tǒng)中的重要技術(shù)之一，已成為基于寡核苷酸治療藥物的一個重要進(jìn)展。封裝在脂質(zhì)納米顆粒中的寡核苷酸在傳遞過程中受到保護(hù)，不受酶降解，并有效地傳遞到細(xì)胞中，在細(xì)胞中載體顆粒中的內(nèi)容物被釋放并被翻譯為治療蛋白。鑒于LNPs對基于寡核苷酸的治療具有巨大的革命性潛力，新一波研究人員正在追求基于LNPs更有針對性的應(yīng)用。 

圖1. 脂質(zhì)納米顆粒、脂質(zhì)體、固體脂質(zhì)納米顆粒、納米脂質(zhì)載體結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。

脂質(zhì)納米顆粒組成部分及簡介	結(jié)構(gòu)示意圖
Glycerophospholipids（甘油磷脂）：包含一個親水的頭部基團和兩個疏水的脂酰尾部附著在甘油的主鏈上。親水性頭部決定了粒子的電荷，可以是中性、陰離子(負(fù))或陽離子(正)。中性磷脂有助于膜融合的效果，也可用于分配或修飾脂質(zhì)顆粒的表面凈電荷。具有整體中性電荷的磷脂頭部的是phosphatidylcholine (PC) (PC)和phosphatidylethanolamine (PE)。陰離子脂質(zhì)通常用于小分子的輸送。Phosphatidylglycerol (PG)、phosphatidylinositol (PI)、phosphatidylserine (PS)和phosphatidic acid (PA)是頭部含有陰離子基團的磷脂。
陽離子脂質(zhì)對寡核苷酸包封是有效的，但它們與有害的細(xì)胞毒性有關(guān)。可離子化的陽離子脂類就是為了解決這個問題而研制的。這些脂質(zhì)具有在低pH值(通常<7)下獲得的短暫陽離子電荷，形成反膠束，將LNP核心中的寡核苷酸包裹起來。由于這些脂類在生理pH值下具有接近中性的電荷，它們可以有效地傳遞寡核苷酸，而不具有細(xì)胞毒性。可電離陽離子脂類主要有五種結(jié)構(gòu)類型，它們對RNA傳遞和毒性有不同的影響:不飽和、多尾、支尾、聚合和可生物降解的可電離脂類?？呻婋x的陽離子脂質(zhì)可從開曼群島獲得，其pKa值可在本文的最后找到。
固醇脂，如膽固醇，是用來填補脂膜包裝缺陷和提供結(jié)構(gòu)完整性。 它們還有助于LNP與靶細(xì)胞的膜融合。膽固醇通常占LBDD配方的20-50%。
聚乙二醇化脂質(zhì)阻止血清蛋白吸附，抑制單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)(MPS)的攝取，這是LBDD系統(tǒng)體內(nèi)傳遞的主要障礙。一些聚乙二醇化脂類還含有末端官能團，如胺或馬來酰亞胺，可用于結(jié)合其他分子，提高細(xì)胞靶向和攝取。
水相：而脂質(zhì)組分溶解疏水內(nèi)容物，水相溶解親水分子，如LNP中的寡核苷酸和脂質(zhì)體中的親水藥物。
表面活性劑是SLNs和NLCs脂質(zhì)殼的主要成分。由于其兩親性，它們降低了親脂核與水相之間的界面張力，提高了儲存的穩(wěn)定性。卵磷脂含有磷脂酰Choline，是一種廣泛應(yīng)用于SLN和NLC的表面活性劑。
固體脂質(zhì)，俗稱脂肪，在室溫下是固體，用于制備SLNs和NLCs。 用于制備SLNs或NLCs的固體脂質(zhì)通常是飽和的，包括甘油脂質(zhì)和硬脂酸。
液體脂質(zhì)，也稱為油，在環(huán)境溫度下是液體。NLCs是由固體和液體脂類的混合物配制而成的，這增加了載藥能力并防止藥物泄漏。NLCs中使用的液體脂類通常是不飽和的，包括油酸、α-生育酚和角鯊烯。

表1.脂質(zhì)納米顆粒組成部分介紹：脂質(zhì)納米顆粒，通常由甘油磷脂、陽離子脂質(zhì)、固醇脂質(zhì)和包覆寡核苷酸的聚乙二醇化脂質(zhì)組成（聚乙二醇化脂質(zhì)屬于親水部分）。 LNPs中使用的許多相同的結(jié)構(gòu)組件也是其他脂質(zhì)載體給藥系統(tǒng)技術(shù)（如脂質(zhì)體、固體脂質(zhì)納米顆粒、納米脂質(zhì)載體）的組件。脂質(zhì)和含有它們的分子，比如表面活性劑，可以用來調(diào)整脂質(zhì)納米顆粒的行為和性質(zhì)。因此，在脂質(zhì)納米顆粒的構(gòu)建中，結(jié)構(gòu)組分的選擇是重要的考慮因素。

納米載體內(nèi)容藥物
LNPs更適合做為寡核苷酸藥物的包封，而其他脂質(zhì)載體給藥的系統(tǒng)更適合于小分子抑制劑或脂類。針對不同應(yīng)用所需的脂質(zhì)載體給藥技術(shù)取決于，脂質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)部攜帶的藥物。藥物在脂質(zhì)載體粒子中的定位則取決于其物理化學(xué)性質(zhì)，下面就介紹一下幾種不同的藥物

· 寡核苷酸
mRNA、siRNA和pDNA是常見的寡核苷酸內(nèi)容藥物。寡核苷酸帶負(fù)電荷，最好使用可電離的陽離子脂質(zhì)封裝在LNPs中。 含有mRNA的LNPs是幾種xinguan疫苗的基礎(chǔ)，含有轉(zhuǎn)甲狀腺素靶向siRNA的LNPs已被開發(fā)用于治療遺傳性淀粉樣變轉(zhuǎn)甲狀腺素(ATTRv)淀粉樣變。

· 小分子化合物
疏水和/或親水小分子可以分別溶解在脂質(zhì)體、SLNs和NLCs的水腔或親脂腔中。  
疏水藥物分散在LBDD系統(tǒng)的親脂區(qū)。 Amphotericin B(一種抗真菌劑)和維替泊芬(一種光敏劑)是fda批準(zhǔn)的疏水藥物的例子，它們被制成脂質(zhì)體。 

親水性藥物在LBDD體系的水室中溶解。 阿霉素是一種抗腫瘤抗生素，是一種親水藥物。 Doxil®是一種脂質(zhì)體包裹的阿霉素，是第一個被FDA批準(zhǔn)的LBDD配方。

· 脂質(zhì)

如何設(shè)計一個脂質(zhì)納米顆粒的藥物載體？
在選擇脂類及其如何配制成LNPs時，應(yīng)考慮以下幾個因素。

1.脂質(zhì)摩爾比決定了顆粒的脂質(zhì)組成，并影響其大小、多分散性和功效。建議參考此前已開發(fā)的類似應(yīng)用，從相關(guān)文獻(xiàn)入手，以確定脂質(zhì)摩爾比。下表展示了FDA批準(zhǔn)的LNPs藥物的脂質(zhì)摩爾比:

FDA批準(zhǔn)的LNPs藥物中的脂質(zhì)摩爾比（*Ionizable cationic lipid : neutral phospholipid : cholesterol : PEGylated lipid）
（相關(guān)產(chǎn)品鏈接請見文末）

2.脂質(zhì)與寡核苷酸的重量比影響包封效率。大多數(shù)LNPs的配方為脂質(zhì):寡核苷酸重量比為10:1。

3.可電離脂質(zhì)氮:寡核苷酸磷酸(N:P)摩爾比表示可電離陽離子脂質(zhì)陽離子叔胺與寡核苷酸主鏈陰離子磷酸基團之間的電荷平衡。這一性質(zhì)是電離陽離子脂質(zhì)與寡核苷酸絡(luò)合的基礎(chǔ)。LNP的N:P比率通常在6左右。  

4.脂酸解離常數(shù)(脂質(zhì)pKa)是脂質(zhì)在相同濃度下的電離和非電離形態(tài)的pH值。脂質(zhì)pKa影響LNP的包封效率、療效、傳遞和毒性。 對于RNA傳遞，脂質(zhì)pKa一般在6-7之間。已經(jīng)確定了不同給藥途徑的具體范圍。靜脈給藥和肌肉給藥的最佳脂質(zhì)pKa范圍分別為6.2-6.6和6.6-6.9。  

5.水緩沖液的三個重要參數(shù)是它的組成、離子強度和pH值。緩沖液穩(wěn)定溶液中的寡核苷酸，可電離的陽離子脂質(zhì)在酸性水緩沖液中混合后變成質(zhì)子化和正電荷。LNP制劑中常用的緩沖液為25-50 mM的醋酸鈉或檸檬酸鈉，pH為4-5。LNPs被透析到中性緩沖液中，如pH 7.4的PBS中儲存和使用。  

6.顆粒大小改變給藥顆粒的藥代動力學(xué)。 更小的顆粒通常有更長的循環(huán)半衰期，因為它們逃避單核吞噬細(xì)胞機制的清除。小于100nm的顆?？奢p易通過有孔的內(nèi)皮細(xì)胞穿透靶組織。顆粒大小取決于制備方法。根據(jù)LNP制備方法的不同，可以使用擠壓來實現(xiàn)更小、更均勻的顆粒尺寸。  

7.兩種常用的給藥途徑是靜脈注射和肌肉注射。 靜脈給藥的LNP主要分布在肝臟和脾臟，但也分布在肺部。帶凈正電荷、中性電荷和負(fù)電荷的LNPs可分別靶向肺、肝和脾。在配方中加入膽固醇或聚乙二醇化脂質(zhì)，以及增加LNP的大小，增加了脾臟的分布。肌肉注射通常用于疫苗，因為它有助于淋巴結(jié)靶向和激活免疫反應(yīng)。當(dāng)使用疫苗時，抗原提呈細(xì)胞(APCs)，如巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞，被招募到交付點，在那里它們可以遇到疫苗抗原。 然后它們轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)，刺激T細(xì)胞反應(yīng)。值得注意的是，針對某一特定給藥途徑進(jìn)行優(yōu)化的制劑通常不適用于其他給藥途徑。

8.制備方法決定了LNPs的性質(zhì)，包括尺寸、均勻性和包封效率。 在選擇制備方法時，還應(yīng)考慮成本、可擴展性、可再現(xiàn)性和時間承諾。

文章部分相關(guān)產(chǎn)品：
化合物

LNP探索工具盒

測量LNP誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)的試劑盒