Nature子刊：新型雾化LNP，向肺部高效递送mRNA

麻省理工学院 Daniel Anderson 团队在 Nature Nanotechnology 期刊发表了题为：Combinatorial development of nebulized mRNA delivery formulations for the lungs 的研究论文。

该研究开发了迄今最高效的向肺部递送mRNA的雾化脂质纳米颗粒（LNP）配方，为肺部疾病的基因治疗带来了更有潜力的递送载体。

体内递送mRNA，有望治疗和预防多种遗传病、传染病，以及其他疾病。特别值得注意的是，肌内注射基于脂质纳米颗粒（LNP）的mRNA疫苗对驱动COVID-19大流行的新冠病毒表现出优异的防护疗效。除了用作传染病疫苗外，mRNA技术还被用于肿瘤治疗性疫苗、蛋白质替代疗法和基因编辑中。

基于脂质纳米颗粒（LNP）的雾化mRNA递送的困难与几个雾化和肺特异性障碍有关。

首先，雾化诱导强大的剪切力，会破坏纳米颗粒结构并诱导聚集；

其次，转染支气管上皮需要穿透粘液层，这是扩散的空间和化学障碍；

此外，虽然纳米颗粒摄取在极化肺上皮细胞的基底侧最有效，但基底侧被紧密连接使递送的LNP难以进入；

为了解决雾化挑战，研究团队首先优化了LNP组分比例以提高稳定性，并通过缓冲条件和辅料的理性设计，进一步改善了LNP的稳定性。接下来，研究团队使用体外空气-液体界面（ALI）培养筛选了用于向肺上皮递送mRNA的脂质库。ALI培养被证明具有良好的预测能力，并产生了两个具有优异体内性能的候选脂质——IR-117-17和IR-19-Py。

当在优化配方条件下雾化时，这两种脂质分别大大优于最先进的向肺部和鼻腔的mRNA递送载体配方。雾化IR-117-17 LNP在向肺部递送mRNA方面比LNP提高了300倍，比之前报道的超支化聚(β-氨基酯)（PBAE）提高了2倍，包括在向大气道递送方面提高了45倍。

吸入式mRNA具有治疗多种疾病的潜力。然而，雾化脂质纳米颗粒面临着几个独特的挑战，包括雾化时的稳定性和穿透细胞内外屏障。该研究开发了一种组合方法来解决这些障碍。首先，通过改变雾化缓冲液来增加雾化过程中LNP的电荷，并添加支链聚合物辅料，LNP配方可以被稳定，以抵抗雾化诱导的聚集。接下来，研究团队使用还原胺合成了可电离、可降解的脂质组合库，并使用完全分化的空气-液体界面（ALI）培养的原代肺上皮细胞评估其递送潜力。最终开发可电离脂质、电荷稳定配方和稳定性增强辅料的组合，在向肺部递送mRNA的效率方面比目前最先进的LNP和聚合物纳米颗粒有显著改善。