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新型抗體偶聯策略的研究和體內外表征

時間:2025/2/20閱讀:222
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本文探索了一種新型策略,通過載脂蛋白(Apolipoprotein)融合實現mRNA脂質納米顆粒(LNPs)的自發抗體功能化。我們的研究證明,這種方法能顯著提高LNPs的靶向遞送效率和生物利用度,同時保持其穩定性和生物相容性。這種創新的LNP功能化策略在癌癥治療和其他需要精準遞送的醫療應用中具有巨大的潛力。"


新型抗體偶聯策略的研究和體內外表征

01


材料與方法


  1. LNP制備:使用標準的LNP制備技術,包括可離子化脂質、輔助脂質、膽固醇和PEG化脂質的混合。在此基礎上,引入載脂蛋白進行融合。

  2. 載脂蛋白融合:通過基因工程技術,將載脂蛋白與靶向抗體進行融合表達,隨后將其整合到LNP的表面。

  3. 表征與測試:采用多種物理和化學方法,如粒徑分析、Zeta電位測定、凝膠電泳和細胞毒性試驗,對制備的LNPs進行表征。通過流式細胞術和熒光顯微鏡觀察LNPs在細胞內的遞送情況。

  4. 動物實驗:在小鼠模型中,評估LNPs的體內遞送效率和生物安全性。通過監測血清中抗體水平和組織分布,評估LNPs的靶向性和生物利用度。



02


結果


2.1 抗體功能化LNPs的制備與表征:


我們成功構建了編碼抗體N端信號序列、重鏈和載脂蛋白的融合質粒,以及編碼抗體輕鏈和N端信號序列的質粒。通過共表達這些質粒,我們獲得了與載脂蛋白融合的工程抗體(GrAb)。隨后,我們將GrAb與LNPs在37°C下孵育30分鐘,通過載脂蛋白的強結合力,實現了GrAb在LNP表面的自發功能化。
動態光散射(DLS)結果表明,GrAb-LNPs的Z均粒徑和ζ電位與裸LNPs相比無明顯變化,表明抗體功能化過程未對LNP的粒徑和表面電荷產生顯著影響。此外,通過RiboGreen熒光測定法評估了mRNA的封裝效率,結果顯示GrAb-LNPs的mRNA封裝效率與裸LNPs相當,證明了抗體功能化過程不影響LNP的mRNA封裝能力。細胞結果表明,GrAb-LNPs能顯著增強靶細胞的攝取。


新型抗體偶聯策略的研究和體內外表征

圖一、Grab LNP平臺的構建和表征




新型抗體偶聯策略的研究和體內外表征

圖二、Grab LNP平臺的體外靶向能力表征


2.2 GrAb-LNPs的靶向遞送效率:


為了評估GrAb-LNPs的靶向遞送效率,我們使用了HER2陽性的SK-OV-3腫瘤小鼠模型。將含有熒光素酶(Fluc)mRNA的DiD標記的LNPs通過靜脈注射給予小鼠,并在不同時間點進行近紅外熒光(NIRF)成像。結果顯示,與裸LNPs相比,HerLNP(即含有針對HER2的GrAb的LNPs)在腫瘤部位的熒光信號顯著增強,且隨時間延長而逐漸增強。這表明HerLNP能夠高效地將mRNA遞送到腫瘤部位。


新型抗體偶聯策略的研究和體內外表征


圖三、Grab LNP平臺的體內靶向能力表征


2.3 GrAb-LNPs的抗腫瘤效果:


為了評估GrAb-LNPs的抗腫瘤效果,我們將含有p53腫瘤抑制基因mRNA的HerLNP通過靜脈注射給予HER2陽性的腫瘤小鼠。結果顯示,與裸LNPs或對照組相比,HerLNP治療組的小鼠腫瘤體積顯著減小,甚至明顯消退。這表明HerLNP能夠高效地將p53 mRNA遞送到腫瘤細胞內,并上調腫瘤抑制基因的表達,從而抑制腫瘤生長。


新型抗體偶聯策略的研究和體內外表征


圖四、HER-2靶向的p53 mRNA/LNP的體內抑瘤效果評價


2.4 GrAb-LNPs的生物相容性和安全性:


為了評估GrAb-LNPs的生物相容性和安全性,我們進行了組織學分析。結果顯示,與接受裸LNPs(缺乏抗體修飾)的小鼠相比,接受HerLNP治療的小鼠的主要器官(包括肺、脾、腎和心臟)均未出現結構損傷或毒性。這表明GrAb-LNPs具有良好的生物相容性和安全性。


新型抗體偶聯策略的研究和體內外表征


圖五、GrAb-LNP的體內安全性評價

03


討論



本研究成功實現了載脂蛋白融合的自發抗體功能化LNPs,并證明了其在提高遞送效率和生物安全性方面的顯著優勢。載脂蛋白的融合不僅增強了LNPs的靶向性,還通過其天然脂質結合能力提高了LNPs的穩定性和生物相容性。這一策略為mRNA疫苗和療法的遞送系統提供了新的解決方案,具有廣闊的應用前景。
然而,本研究仍存在一些局限性。例如,載脂蛋白融合的具體機制仍需進一步探究,以優化LNPs的制備和遞送過程。此外,雖然本研究在小鼠模型中取得了良好結果,但仍需在更多動物種類和人體中進行驗證,以確保其安全性和有效性。



參考文獻:Park W, Choi J, Hwang J, et al. Apolipoprotein Fusion Enables Spontaneous Functionalization of mRNA Lipid Nanoparticles with Antibody for Targeted Cancer Therapy[J]. ACS nano, 2025.




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