核磁共振引导优化脂质纳米粒以增强siRNA递送

小干扰RNA（siRNA）分子通过沉默特定基因在治疗疾病方面具有巨大的潜力。siRNA被包裹在脂质纳米颗粒（LNPs）中，可以有效地递送到靶细胞

然而，这些疗法的有效性取决于LNP的内部结构，这会显著影响它们递送siRNA的能力。传统方法往往无法提供微调LNP设计以获得最佳治疗效果所需的详细分子见解

2024年8月2日发表在《控制释放杂志》上的一项研究，由千叶大学药学研究生院的助理教授Keisuke Ueda领导，介绍了一种改进siRNA负载LNPs的新方法

通过采用基于NMR的分子水平表征，该研究调查了不同的siRNA混合方法如何影响LNP内siRNA的均匀性和分子状态

该研究由东北大学药学研究生院的秋田秀隆博士合著；千叶大学药学研究生院的Kenjirou Higashi博士；千叶大学药学研究生院的Kunikazu Moribe博士（最后作者）

Ueda博士说：“核磁共振使我们能够在分子水平上窥探这些纳米颗粒的内部，揭示siRNA在LNP核心内分布的复杂细节。这种洞察力对于理解和优化LNP制剂至关重要。”

研究小组比较了负载siRNA的LNPs的三种制备方法，以了解它们对分子结构和基因沉默效率的影响。这些方法包括预混合，其中使用微流体混合器将siRNA和脂质混合；混合后（A），其中siRNA与空LNPs在酸性条件下用乙醇混合；以及后混合（B），其中siRNA在酸性条件下与空LNPs混合，不含乙醇

虽然所有三种方法都产生了大小一致的约50nm的LNP，并保持了siRNA与脂质含量的恒定比率，但siRNA在LNP中的分布差异很大。预混合方法，其中siRNA和脂质同时混合，导致siRNA在LNP内分布更均匀

相比之下，将siRNA添加到预先形成的LNP中的后混合方法导致了siRNA浓度高低区域的异质分布

“这种异质性会显著影响siRNA的沉默效果。siRNA分布更均匀的LNPs更有可能有效地将其治疗有效载荷传递给靶细胞。这突显了优化制备条件以改善治疗结果的迫切需要，”Ueda博士解释道

研究结果表明，预混合的LNPs表现出优异的基因沉默效果。在这些LNPs中，可电离脂质与siRNA更紧密地结合，形成堆叠的双层结构，增强基因沉默

相比之下，混合后的LNPs显示出更异质的结构，可能阻碍了它们与细胞膜融合的能力，降低了它们的治疗效果

“这项研究可以通过加强基因疗法和基于RNA的药物来改善人们的生活。通过优化脂质纳米颗粒（LNP）提供siRNA的方式，治疗癌症、遗传病和病毒感染等疾病可能会变得更有效。此外，它还可以提高RNA疫苗的效率和安全性，如用于新冠肺炎的RNA疫苗，使其更稳定并减少副作用。总体而言，这项研究有可能为患者带来更有效、更安全的治疗，”Ueda博士补充道

展望未来，这些进步可能有助于开发更个性化的医疗，为个体患者量身定制治疗方法。增强的药物输送系统还可以降低成本，增加创新疗法的可及性，使更广泛的人群受益 More information: Keisuke Ueda et al, NMR-based analysis of impact of siRNA mixing conditions on internal structure of siRNA-loaded LNP, Journal of Controlled Release (2024). DOI: 10.1016/j.jconrel.2024.07.055

Journal information: Journal of Controlled Release