Nature子刊：新型LNP，靶向骨髓造血干细胞递送mRNA

佐治亚理工学院和埃默里大学医学院的研究人员在 Nature 子刊  Nature Biotechnology 上发表了题为：Lipid nanoparticle-mediated mRNA delivery to CD34⁺ cells in rhesus monkeys 的研究论文。

该研究开发了一种名为LNP⁶⁷的脂质纳米颗粒（LNP），无需骨髓动员或化疗预处理，且不使用靶向配体修饰，能够以低至0.25 mg/kg的剂量将mRNA递送到恒河猴的造血干细胞/祖细胞（HSPC）中。

此前的研究显示，使用CD117抗体修饰的LNP可将mRNA递送至小鼠骨髓。但这些研究的一个潜在局限性在于，根据人类蛋白图谱，人类CD117蛋白在呼吸系统中高表达，而在骨髓中低表达。在另一种方法中，基于腺病毒的递送系统主动靶向CD46 （CD46在小鼠和人类HSC中表达），实现了在非人灵长类动物中的高效递送。然而，这种方法也需要细胞动员和化疗。因此，在没有主动靶向配体或任何其他干预措施的情况下，在非人灵长类动物中进行临床相关剂量的LNP递送，被证明是困难的。

在这项最新研究中，研究团队报道了一种名为LNP⁶⁷的脂质纳米颗粒（LNP），它以低至0.25 mg/kg的剂量将mRNA递送到恒河猴的CD34⁺细胞。

目前，FDA批准的三种LNP-RNA药物均使用四组分LNP，这四种组分分别是可电离脂质、辅助脂质（磷脂）、胆固醇和聚乙二醇化脂质。所有这四种成分都可以改变LNP在体内的行为，但利用细胞培养预测LNP在体内的趋向性是困难的。

在这项新研究中，研究团队使用4种不同的磷脂和4种聚乙二醇化脂质组合（共16种组合），再结合8个不同的摩尔比，生成了128种化学性质不同的LNP。分别使用这些LNP递送DNA条形码和编码糖基化磷脂酰肌醇（GPI）锚定的骆驼VHH抗体（aVHH）的mRNA。然后，分析所有这128种LNP的流体动力学直径和多分散性，将直径小于200纳米的单分散的LNP（共105种）混合在一起。

考虑到造血干细胞（HSC）数量稀少，并且难以分离出足够的细胞以便使用流式细胞术进行测序，研究团队使用他们此前开发的单细胞纳米颗粒靶向测序（SENT-seq）技术【2】评估了上述105种LNP在体内靶向小鼠骨髓递送RNA的效果。

评估结果显示，LNP⁶⁷能够很好地将mRNA靶向递送到小鼠骨髓以及体外培养的人类原代造血干细胞，还能够以0.25 mg/kg和0.4 mg/kg的剂量将mRNA递送到恒河猴体内的CD34⁺细胞（CD34是造血干细胞/祖细胞的生物标志物）。

在没有骨髓动员和预处理的情况下，LNP⁶⁷可将mRNA递送到恒河猴的造血干/祖细胞（HSPC）以及肝脏，而无需血清细胞因子激活。

这些数据表明，在不使用靶向配体修饰的情况下，使用脂质纳米颗粒（LNP）靶向非人灵长类动物的造血干细胞（HSC）和造血干细胞/祖细胞（HSPC）进行体内mRNA的递送是可行的。