脂质纳米颗粒诱导细胞毒性的内体逃逸动力学机制研究

为解决LNP/mRNA治疗中因内体逃逸引发的细胞毒性问题，研究人员通过Galectin 9荧光报告系统，系统研究了血清蛋白浓度对LNP摄取、内体逃逸动力学与细胞毒性的影响。发现内体破坏速率与幅度是驱动毒性的关键因素，且阳离子脂质化学结构可独立调控毒性，为设计更安全的LNP递送系统提供了新靶点。

　　

在mRNA疫苗和基因治疗领域，脂质纳米颗粒(LNP)虽已成为革命性递送工具，但其引发的炎症反应和细胞毒性仍是临床应用的重大挑战。尤其在高剂量或重复给药场景下，LNP组分如何通过内体逃逸等过程触发毒性，始终是未解之谜。这一问题不仅影响治疗安全性，更制约着LNP在肿瘤、遗传病等复杂疾病中的应用拓展。

AstraZeneca的研究团队在《Journal of Controlled Release》发表的研究中，创新性地将荧光报告系统与动力学分析相结合。他们采用Galectin 9(Gal9)作为内体损伤标记物，在原发性人真皮成纤维细胞(NHDFs)模型中，系统比较了含不同阳离子脂质(包括Dlin-MC3-DMA和可降解脂质L319)的LNP在2%与10%血清条件下的摄取动力学。通过流式细胞术定量细胞毒性和转染效率，并结合共聚焦显微镜实时追踪内体逃逸过程，揭示了血清蛋白浓度与LNP组分的协同作用机制。

LNP/mRNA exhibit bell-shaped dose-response profiles in NHDF cells
研究发现LNP/mRNA在低血清(2% FBS)条件下呈现钟形剂量效应：中等剂量转染效率最高，而高剂量因血清蛋白竞争导致摄取下降。值得注意的是，空载LNP与载mRNA的LNP毒性相当，证实毒性主要源于脂质组分而非mRNA cargo。

Discussion
关键突破在于建立了内体逃逸动力学与毒性的定量关系：快速且大幅度的内体破坏(表现为Gal9快速募集)直接导致溶酶体膜透化(LMP)和细胞死亡。其中阳离子脂质Dlin-MC3-DMA的锥形结构虽促进内体逃逸，但持续性的膜破坏引发毒性；而可降解脂质L319通过酯键水解降低累积毒性。血清蛋白则通过吸附在LNP表面形成"蛋白冠"，延缓内体逃逸速率从而减轻毒性。

这项研究首次将内体逃逸动力学参数化为LNP安全性的预测指标，为理性设计LNP提供了新范式：通过调控脂质化学结构(如引入可降解基团)和优化血清蛋白相互作用，可平衡内体逃逸效率与毒性。对于疫苗开发，适度保留的内体逃逸动力学可能增强佐剂效应；而治疗性LNP则需追求"温和释放"特性。该发现不仅解释了现有LNP制剂的毒性差异，更为下一代精准递送系统的开发奠定了理论基础。