Τα φωσφολιπίδια ενισχύουν σημαντικά την αλληλεπίδραση των LNPs με την μεμβράνη του εσωτερικού σωματίδιου

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τη μέθοδο μέτρησης της ανταλλαγής ενέργειας Φόρστερ (FRET) για να αξιολογήσει την επίδραση της περιεκτικότητας σε φωσφολιπίδια στην αλληλεπίδραση των LNPs με τη μεμβράνη του εσωτερικού σωματίδιου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσθήκη φωσφολιπιδίων ενίσχυσε σημαντικά την ενσωμάτωση με τη μεμβράνη του εσωτερικού σωματίδιου, με τρόπο εξαρτώμενο από τη συνταγή.

Τα φωσφολιπίδια βελτιώνουν την εξωτερική κυτταρική μεταφορά γονιδίων των LNPs

Η ερευνητική ομάδα μετέφερε mRNA λουσιφεράσης σε κύτταρα HEK293 και Hela χρησιμοποιώντας LNPs με διαφορετική περιεκτικότητα σε φωσφολιπίδια. Η δραστικότητα της λουσιφεράσης μετρήθηκε με την ανίχνευση της μέσης έντασης φωτεινότητας, προσδιορίζοντας ποσοτικά την εσωτερική διαφυγή από το εσωτερικό σωματίδιο και την έκφραση του mRNA. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα LNPs με 0% περιεκτικότητα σε φωσφολιπίδια είχαν χαμηλότερη αποτελεσματικότητα μεταφοράς, ενώ με την αύξηση της περιεκτικότητας σε φωσφολιπίδια, η αποτελεσματικότητα μεταφοράς βελτιώθηκε σημαντικά.

Σχήμα 3: Σύγκριση της αποτελεσματικότητας μεταφοράς των LNPs με διαφορετική περιεκτικότητα σε φωσφολιπίδια σε κύτταρα Hela [1]

Τα φωσφολιπίδια ενισχύουν την αποτελεσματικότητα μεταφοράς mRNA στο σώμα με SORT LNPs

Η ερευνητική ομάδα ενέσει LNPs με διαφορετική περιεκτικότητα σε φωσφολιπίδια, που περιέχουν mRNA ανθρώπινης ερυθροποιητίνης, σε ποντίκια C57BL/6 ηλικίας 6-8 εβδομάδων. Η αποτελεσματικότητα μεταφοράς αξιολογήθηκε με την ποσοτική μέτρηση της ποσότητας πρωτεΐνης που εκκρίνεται από τα μεταφερόμενα κύτταρα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αύξηση της περιεκτικότητας σε φωσφολιπίδια οδηγεί σε βελτίωση της αποτελεσματικότητας μεταφοράς. Αξίζει να σημειωθεί ότι η βέλτιστη αναλογία προσθήκης φωσφολιπιδίων εξαρτάται από τη συνταγή.

Σχήμα 4: Σύγκριση της έκφρασης mRNA μετά τη μεταφορά στο σώμα με LNPs διαφορετικής περιεκτικότητας σε φωσφολιπίδια [1]

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε την τεχνική της κρυοστατικής ηλεκτρονικής μικροσκοπίας για να αποκαλύψει οπτικά πώς τα φωσφολιπίδια αναδιαμορφώνουν τη νανοδομή των LNPs.

Σχήμα 5: Κρυοστατική ηλεκτρονική μικροσκοπία διαφορετικών περιεκτικοτήτων σε φωσφολιπίδια στα LNP [1]

Στα SORT LNPs του συκώτι, η συγκέντρωση φωσφολιπιδίων οδηγεί στη δημιουργία μιας ημιτατατικής λιπιδικής κεντρικής δομής, η οποία με την εξωτερική κυρτή δομή της μπορεί να αντιπροσωπεύει την υψηλή δραστικότητα ενσωμάτωσης των LNPs.

Στα SORT LNPs των πνευμόνων, η αύξηση της περιεκτικότητας σε φωσφολιπίδια οδηγεί στη μετατροπή της ατακτης μονοστρωματικής δομής σε πολλαπλές φούσκες, κάτι που μπορεί να επηρεάσει την έκθεση των λιπιδίων SORT στην επιφάνεια των σωματιδίων.

Στα SORT LNPs του σπλήνα, όταν η περιεκτικότητα σε φωσφολιπίδια είναι 0%, οι άκρες των σωματιδίων είναι αιχμηρές και ακανόνιστες, ενώ η προσθήκη φωσφολιπιδίων κάνει τη μορφή τους πιο συμμετρική και σφαιρική, ενισχύοντας τη σταθερότητα της μεμβράνης.

Συμπέρασμα

Αυτή η έρευνα αλλάζει την κατανόηση της βιομηχανίας για τον ρόλο των φωσφολιπιδίων στα προηγμένα συστήματα μεταφοράς LNPs. Τα φωσφολιπίδια δεν είναι απλώς «βοηθητικά λιπίδια» που διατηρούν τη σταθερότητα της δομής, αλλά πολυλειτουργικοί «μοριακοί ιστοί» που ρυθμίζουν τη δυναμική ενσωμάτωσης της μεμβράνης των LNPs, την αποτελεσματικότητα της εσωτερικής διαφυγής, την κυτταρική πρόσληψη, τη νανοδομή της μορφής και τελικά την οργανική στοχοπροσήλωση. Αυτή η έρευνα υποδεικνύει ότι, κατά το σχεδιασμό της επόμενης γενιάς LNPs, θα πρέπει να θεωρούμε τα φωσφολιπίδια ως έναν κρίσιμο λειτουργικό σχεδιαστικό παράγοντα, και όχι ως παθητικό συστατικό της δομής. Με τη βαθύτερη κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των λιπιδίων, οι θεραπείες με LNPs που στοχεύουν συγκεκριμένα όργανα, σχεδιασμένες κατά παραγγελία, θα προχωρήσουν από την οραματική φάση στην πραγματικότητα.

Παραπομπές:

[1]Guerrero, Erick D et al. “Διερευνώντας τις λειτουργικές συνεισφορές των φωσφολιπιδίων στα λιπιδικά νανοσωματίδια επιλεκτικής οργανικής στοχοπροσήλωσης.” Biomaterials τ. 326 (2026): 123671.

Η Guangzhou Baiyunshan Hanfang Modern Pharmaceutical επιδιώκει να παρέχει ολοκληρωμένη υποστήριξη, από ώριμα επιπλέον συστατικά έως καινοτόμα υποψήφια υλικά, για την έρευνα και την ανάπτυξη λιπιδικών ενέσιμων φαρμακευτικών συνταγών, υποστηρίζοντας την τεχνολογική ανάπτυξη και την ανάπτυξη του κλάδου βιοφαρμακευτικών προϊόντων!

Πίνακας 1: Λίστα μερικών λιπιδικών προϊόντων ενέσιμων της εταιρείας