甘露糖修饰胆固醇的脂质纳米颗粒主动靶向递送mRNA至肝脏窦内皮细胞和库普弗细胞的研究

《Biochimie》：Mannose-Conjugated Cholesterol Containing Lipid Nanoparticles for Active Targeted mRNA Delivery to Liver Sinusoidal Endothelial and Kupffer Cells

为解决非肝细胞肝脏疾病中LNP-mRNA靶向递送效率低的问题，研究人员开发了甘露糖修饰胆固醇的LNP主动靶向策略，显著增强了对LSEC和KC的mRNA递送，为特异性细胞靶向治疗提供了新方法。

　　

在生物医学领域，信使RNA（mRNA）疗法的开发为多种疾病的治疗带来了革命性的希望。然而，如何将mRNA安全、高效地递送到特定的细胞类型仍然是当前研究的重大挑战。脂质纳米颗粒（LNP）是目前最先进的mRNA递送载体之一，但其在体内的靶向性主要依赖于血清中的载脂蛋白E（ApoE）。ApoE与LNP表面结合后，会介导LNP被表达低密度脂蛋白受体（LDL-R）的肝细胞摄取。这种机制虽然实现了肝脏的富集，却极大地限制了LNP在非肝细胞类型（如肝脏中的免疫细胞或内皮细胞）中的应用，从而阻碍了针对非肝细胞肝脏疾病（如纤维化、炎症或癌症）的mRNA药物开发。

为了突破这一局限，来自德克萨斯大学西南医学中心的研究团队在《Biochimie》上发表了一项创新性研究。他们设计了一种主动靶向策略，通过将甘露糖 conjugated（偶联）到胆固醇分子上，并将其整合到LNP中，从而实现了对肝脏内特定细胞类型——肝脏窦内皮细胞（LSECs）和库普弗细胞（KCs）——的高效mRNA递送。这项研究为利用LNP平台进行细胞特异性靶向治疗提供了新的思路和通用策略。

研究人员运用了几个关键的技术方法来验证他们的设想。研究使用了C57BL/6小鼠模型进行体内实验。他们合成了不同acyl链长度的聚乙二醇（PEG）脂质，并制备了包裹mRNA的甘露糖化LNP。通过体外细胞系实验和体内小鼠注射实验，评估了LNP的细胞摄取情况和mRNA的递送效率。关键的分析技术包括使用流式细胞术（FACS）来分选和鉴定不同肝脏细胞类型（肝细胞、LSECs、KCs）中LNP的摄取以及功能性mRNA的表达；通过免疫荧光染色观察LNP在组织中的分布；并采用实时定量PCR（qPCR）等技术来评估mRNA的翻译水平。

Mannosylated LNPs enhance uptake into liver sinusoidal endothelial cells (LSECs) and Kupffer cells over hepatocytes

研究人员首先证实，与传统的未修饰LNP相比，甘露糖修饰的LNP（Man-LNP）在小鼠静脉注射后，显著增强了对LSECs和KCs的摄取，同时降低了对肝细胞的摄取。这一结果通过流式细胞术和成像分析得到验证，表明Man-LNP成功地将递送重心从肝细胞转移到了非实质细胞。

Uptake and functional mRNA delivery in CD206⁺ cells

研究进一步发现，Man-LNP的增强摄取与细胞表面甘露糖受体（CD206）的表达高度相关。流式细胞分选数据显示，在CD206阳性的细胞中，LNP的摄取量和功能性mRNA的递送效率均显著高于CD206阴性的细胞。这直接证明了甘露糖-CD206的配体-受体相互作用是主动靶向的主要机制。

Faster PEG shedding increases LNP surface-accessible mannose and enhances uptake

为了优化靶向效率，研究团队探索了LNP配方中的另一个关键参数——PEG脂质的疏水acyl链长度。他们发现，使用更短链的PEG脂质可以加速LNP在体循环中PEG层的脱落。这种更快的“PEG shedding”现象使得更多的甘露糖配体暴露在LNP表面，从而增加了其与CD206受体结合的机会，最终进一步显著增强了对CD206⁺细胞的LNP摄取和mRNA递送。

研究的结论部分强调，胆固醇作为LNP中含量最高的组分（约占总分子的50%），可以被成功地改造为携带靶向配体的“支架”。这种基于胆固醇修饰的通用策略有效地将mRNA递送富集到了特定的体内细胞类型。本研究不仅为解决非肝细胞肝脏疾病的靶向治疗提供了有效的递送工具，更重要的是，它阐明了一种可推广的LNP设计原则。通过调整PEG脂质等辅助成分的性质，可以动态调控LNP表面的配体可及性，从而微调其靶向特异性。

讨论部分展望了该策略的广阔前景。研究人员预期，这种胆固醇修饰的策略未来可以扩展到其他配体（如抗体、肽段或其他小分子）和其他的细胞类型，极大地推动精准医学和细胞特异性基因疗法的发展。总而言之，这项工作在mRNA递送技术的精准化道路上迈出了关键一步，其创新性的设计思路具有重要的转化意义和应用潜力。