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mRNA 疗法潜力巨大，但内体逃逸是 mRNA 递送的难题。研究人员开展了内体裂解型氯喹类似优化脂质纳米颗粒（ecoLNPs）的研究。结果显示，ecoLNPs 在体内外 mRNA 递送效率高，能诱导基因编辑。该研究为设计内体裂解型 mRNA 递送系统提供了新思路。
近年来，mRNA 纳米医学在预防 COVID - 19 方面取得重大突破，mRNA 疗法在基因和蛋白质替代疗法、癌症免疫疗法以及基因编辑等领域展现出巨大潜力。然而，体外转录 mRNA 存在内在不稳定性和免疫原性，且在实现高效细胞质递送时，内体逃逸成为关键阻碍。脂质纳米颗粒（LNPs）虽在核酸递送方面有优势，但内体逃逸效率低，严重限制了 mRNA 纳米医学的发展。在此背景下，来自深圳人民医院（暨南大学第二临床医学院）和南方科技大学医学院的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表于《Nature Communications》，为 mRNA 递送难题带来了新的解决方案。
研究人员运用的主要关键技术方法包括：首先是化学合成技术，合成一系列氯喹类似脂质（Clls）；接着使用中央复合设计（CCD）对脂质配方进行优化；运用动态光散射、透射电子显微镜等技术对 mRNA 配方进行表征；采用多种细胞实验和动物实验评估 mRNA 递送效率和体内效果，如使用多种细胞系进行体外实验，利用小鼠模型开展体内实验 。
合理设计和筛选 Clls
研究人员受氯喹增强基因转染能力的启发，将氯喹的化学结构分为三个部分，构建了 45 种 Clls 的化学库。通过改变烷基尾长度进行初步筛选，发现 CF3 - 3N6 - C12 和 CF3 - 3N6 - C17 的 mRNA 递送效率较高。随后运用 CCD 对配方进行优化，经过三轮优化确定了最佳配方，最终筛选出活性最强的 CF3 - 2N6 - UC18，其与辅助脂质在 mRNA 存在下自组装形成 ecoLNPs。
ecoLNPs 的理化和生物学特性
制备的 ecoLNPs 具有高封装效率（98%），呈球形，平均流体动力学直径为 200nm，多分散指数为 0.2，平均 ζ 电位为 25.8mV 。在非冷冻条件下至少稳定 8 天，能有效抵抗血清和 RNase A 的降解。在生理 pH（~7.4）下无明显溶血作用，在内涵体 - 溶酶体 pH（~5.4）下溶血率增加，表明其可能是 pH 敏感的内体破坏载体。与商业转染试剂相比，ecoLNPs 的 mRNA 递送性能更强，对多种 mRNA 有效，且能成功转染 3D 细胞。
ecoLNPs 介导的内体裂解活性
研究发现，细胞摄取 ecoLNPs 涉及多种能量依赖的内吞途径，尤其是巨胞饮作用，V 型 H? - ATPase 质子泵是其进入细胞的主要驱动力。ecoLNPs 的内体裂解作用与质子海绵效应有关，其在内涵体 - 溶酶体 pH 范围内具有高缓冲能力，能使内涵体 - 溶酶体 pH 显著升高。通过与对照脂质 PNT - 2N6 - UC18 对比，发现 ecoLNPs 中的喹啉环在内涵体逃逸中起关键作用，且 CF3 - 2N6 - UC18 与溶酶体 SapB 的相互作用可能促进其内涵体逃逸。
ecoLNPs 作为体内 mRNA 递送的强大平台
在体内，不同给药途径下，ecoLNPs 在小鼠体内呈现不同的生物分布和 mRNA 表达模式。肌肉注射（IM）后，其在淋巴结中的表达突出，具有淋巴结趋向性。与临床批准的 SM - 102 LNPs 相比，ecoLNPs 递送效力相似，但对淋巴结的趋向性更高。在 4℃储存时，ecoLNPs 至少 8 天能维持体内递送效力。此外，通过递送 Cre mRNA 和 CRISPR - Cas9 mRNA，ecoLNPs 能在转基因小鼠中诱导高效基因编辑。
研究结论表明，ecoLNPs 是一种安全、通用的 mRNA 载体，在多种给药途径下均能有效递送 mRNA，且无明显不良反应。该研究提出了设计高活性 Clls 的一般标准，为设计下一代 mRNA 递送系统提供了策略。未来研究可聚焦于设计可生物降解的类似物，并比较其与本研究中脂质的疗效和安全性，有望进一步推动 mRNA 疗法在临床中的应用，为基因治疗、癌症免疫治疗等领域带来新的突破和发展机遇。
