近期，研究人員開發(fā)出SORT (Selective Organ Targeting) LNP，可通過在傳統(tǒng)LNP的四組分中加入一種額外的永久陽離子脂質(zhì)（DOTAP、DDAB或EPC）來達到肺部靶向的目標。

這種肺部靶向LNP可以轉(zhuǎn)染肺部40%的上皮細胞、65%的內(nèi)皮細胞和20%的免疫細胞。如果SORT LNP中脂質(zhì)的50%都由DOTAP組成，LNP會全部靶向肺部并誘導(dǎo)PTEN編輯。9A1P9-DDAB iPLNP也是一種針對肺部進行轉(zhuǎn)染的LNP，能夠轉(zhuǎn)染約4%的內(nèi)皮細胞、20%的上皮細胞和13%的免疫細胞，同時在肺部表現(xiàn)出高mRNA表達（圖1a）。

如果需要保留LNP的四傳統(tǒng)組分的特征，可以用永久陽離子脂質(zhì)成分代替輔助脂質(zhì)，以將嗜性從肝臟轉(zhuǎn)移到肺部。例如，用DOTAP代替DOPE會使肝臟與肺部的蛋白表達比從36:1變?yōu)?:56。

此外，肺部的LNP靶向也可以通過將LNP的含酯linker的可電離陽離子脂質(zhì)轉(zhuǎn)化為含酰胺linker的可電離陽離子脂質(zhì)實現(xiàn)。比如，306-N16B（一種含有酰胺linker的類脂質(zhì)）LNP在全身性給藥后僅將mRNA遞送至肺部。此外，N系列LNP的胺頭部基團化學結(jié)構(gòu)也會影響其亞細胞轉(zhuǎn)染效率。例如當與Cre mRNA復(fù)合時，306-N16B LNP轉(zhuǎn)染了約33.6%的肺內(nèi)皮細胞，而113-N16B LNP則能夠?qū)RNA遞送至約69.6%的肺內(nèi)皮細胞（圖1b）。

LNP肺部靶向的另一個重要路徑是通過吸入給藥，有研究表明，提升吸入給藥的LNP中PEG修飾脂質(zhì)的摩爾濃度能夠有效提高mRNA-LNP在肺部的表達。

次級淋巴器官 (SLO) ，包括脾臟和淋巴結(jié)，在啟動適應(yīng)性免疫中起著關(guān)鍵作用。將RNA遞送到SLO中的免疫細胞可實現(xiàn)針對癌癥或自身免疫性疾病的免疫療法。

SORT LNP可通過將陰離子脂質(zhì)（如14PA、18BMP、18PA）摻入四組分LNP配方中來實現(xiàn)脾臟靶向。

脂質(zhì)摩爾濃度占比達到30%的18PA LNP能夠特異性的靶向脾臟，分別轉(zhuǎn)導(dǎo)B細胞、T細胞和巨噬細胞群的12%、10%和20%。利用18PA SORT LNP共遞送Cas9 mRNA和sgPTEN實現(xiàn)在脾臟內(nèi)的PTEN編輯。相比于9A1P9，使用10A1P16制備的脾選擇性iPLNP (10A1P16-MDOA) 遞送效率更佳，這些iPLNP轉(zhuǎn)染了大約30%的巨噬細胞和6%的B細胞。

如果需要保留LNP的四傳統(tǒng)組分的特征，可以用陰離子脂質(zhì)成分代替輔助脂質(zhì)，以將嗜性從肝臟轉(zhuǎn)移到脾臟。例如，用磷脂酰絲氨酸 (PS) 代替DOPE可將肝臟與脾臟的蛋白表達比從8:1變?yōu)?:3。利用仿生策略，向LNP中添加PS可促進吞噬細胞的內(nèi)吞活性，從而促進單核細胞/巨噬細胞對PS-LNP的攝取。然后，這些單核細胞/巨噬細胞作為PS-LNP的載體發(fā)揮作用，將它們遞送給SLO。

由于脾臟中含有豐富的免疫細胞，脾臟也是許多工程化免疫細胞治療的關(guān)鍵靶點。近期，有研究人員報道了使用含咪唑的類脂質(zhì)制備LNP以靶向脾臟，這使得該LNP能夠在靜脈給藥后在體內(nèi)特異性地將mRNA遞送到免疫細胞，包括CD8+T淋巴細胞。使用含咪唑的類脂質(zhì)的LNP作為Cre mRNA的遞送載體，實現(xiàn)了小鼠CD8+T淋巴細胞內(nèi)8.2%的基因重組。采用靶向脾臟的SORT mRNA-LNP轉(zhuǎn)染脾脾臟T細胞并產(chǎn)生原位CAR-T細胞，從而提高小鼠的存活率并減少腫瘤的肝臟轉(zhuǎn)移。

將RNA遞送到淋巴結(jié)以調(diào)節(jié)免疫細胞治療疾病同樣具有非常重要的意義。在最近的一項研究中，研究人員報道了通過皮下給藥將癌癥抗原mRNA特異性遞送到淋巴結(jié)，從而刺激強大的免疫反應(yīng)以消除癌癥。這是通過使用含有合成類脂質(zhì)113-O12B的LNP來實現(xiàn)的。

骨骼被認為是治療多種疾病基因治療的關(guān)鍵靶點。例如，患病的造血干細胞 (HSC) 位于骨髓中，會導(dǎo)致血液和免疫疾病。因此骨靶向也是LNP肝臟外靶向的重要靶點之一。然而，由于血液-骨髓界面的物理屏障以及藥物本身對骨礦物質(zhì)的低親和力，全身給藥LNP的作用非常有限。

最近有研究選擇將CD117抗體耦聯(lián)在LNP表面。在這項研究中，在對小鼠靜脈給藥后，CD117 LNP可以將siRNA和mRNA遞送到HSC，Cre mRNA的遞送使得約90%的造血干細胞和祖細胞完成了體內(nèi)基因重組。

在另一項研究中，CD117 LNP促進了堿基編輯系統(tǒng)向骨髓的遞送，導(dǎo)致造血鐮狀細胞幾乎完全恢復(fù)正常。

為了解決骨靶向的生物屏障，有研究人員設(shè)計了一系列對骨礦物質(zhì)具有高親和力的二磷酸類脂質(zhì)材料。他們發(fā)現(xiàn)二磷酸LNP增強了mRNA-LNP向骨骼的遞送。在經(jīng)過高通量篩選之后，含有低聚物-脂質(zhì)7C1、PEG-脂質(zhì)、膽固醇和輔助脂質(zhì)的BM1 LNP被鑒定為表現(xiàn)出骨髓嗜性。有趣的是，骨髓嗜性受PEG-脂質(zhì)的化學性質(zhì)（PEG的烷基長度和分子量）以及配方中是否含有膽固醇控制，而不受LNP大小決定。BM1 LNP能夠特異性地將ICAM-2 siRNA和sgRNA遞送到骨髓內(nèi)皮細胞 (BMEC) ，造成37%的基因沉默和15%的插入缺失。

如何跨過血腦屏障 (BBB) 是使用LNP對腦部細胞進行核酸遞送的重大挑戰(zhàn)。

在一項研究中，糖基化聚合物納米顆粒可以穿過BBB，并在禁食條件下通過葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1 (Glut1) 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運將siRNA遞送到大腦。這一策略的應(yīng)用可謂是前景廣泛。

最近，研究人員發(fā)現(xiàn)含有陽離子輔助脂質(zhì)的LNP可以在腹膜內(nèi)給藥后將mRNA遞送到胰腺并產(chǎn)生穩(wěn)健和特異性的蛋白質(zhì)表達（圖4）。

在產(chǎn)生胰島素的β細胞中觀察到主要的蛋白質(zhì)表達。此外，研究還表明，腹膜巨噬細胞外泌體分泌的水平在基因轉(zhuǎn)移的過程中決定了向胰腺的mRNA-LNP遞送。

文中實驗數(shù)據(jù)圖片均來自參考文獻: Song D, Zhao Y, Wang Z, Xu Q. Tuning Lipid Nanoparticles for RNA Delivery to Extrahepatic Organs. Adv Mater. 2024 Sep 5:e2401445. doi: 10.1002/adma.202401445.