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新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內(nèi)外表征

來源:邁安納(上海)儀器科技有限公司   2025年02月20日 17:29  

本文探索了一種新型策略,通過載脂蛋白(Apolipoprotein)融合實(shí)現(xiàn)mRNA脂質(zhì)納米顆粒(LNPs)的自發(fā)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(wěn)定性和生物相容性。這種創(chuàng)新的LNP功能化策略在癌癥治療和其他需要精準(zhǔn)遞送的醫(yī)療應(yīng)用中具有巨大的潛力。


新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內(nèi)外表征

01


材料與方法


  1. LNP制備:使用標(biāo)準(zhǔn)的LNP制備技術(shù),包括可離子化脂質(zhì)、輔助脂質(zhì)、膽固醇和PEG化脂質(zhì)的混合。在此基礎(chǔ)上,引入載脂蛋白進(jìn)行融合。

  2. 載脂蛋白融合:通過基因工程技術(shù),將載脂蛋白與靶向抗體進(jìn)行融合表達(dá),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(xué)方法,如粒徑分析、Zeta電位測定、凝膠電泳和細(xì)胞毒性試驗(yàn),對制備的LNPs進(jìn)行表征。通過流式細(xì)胞術(shù)和熒光顯微鏡觀察LNPs在細(xì)胞內(nèi)的遞送情況。

  4. 動物實(shí)驗(yàn):在小鼠模型中,評估LNPs的體內(nèi)遞送效率和生物安全性。通過監(jiān)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(jié)果


2.1 抗體功能化LNPs的制備與表征:


我們成功構(gòu)建了編碼抗體N端信號序列、重鏈和載脂蛋白的融合質(zhì)粒,以及編碼抗體輕鏈和N端信號序列的質(zhì)粒。通過共表達(dá)這些質(zhì)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(qiáng)結(jié)合力,實(shí)現(xiàn)了GrAb在LNP表面的自發(fā)功能化。
動態(tài)光散射(DLS)結(jié)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(chǎn)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(jié)果顯示GrAb-LNPs的mRNA封裝效率與裸LNPs相當(dāng),證明了抗體功能化過程不影響LNP的mRNA封裝能力。細(xì)胞結(jié)果表明,GrAb-LNPs能顯著增強(qiáng)靶細(xì)胞的攝取。


新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內(nèi)外表征

圖一、Grab LNP平臺的構(gòu)建和表征




新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內(nèi)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(biāo)記的LNPs通過靜脈注射給予小鼠,并在不同時間點(diǎn)進(jìn)行近紅外熒光(NIRF)成像。結(jié)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(qiáng),且隨時間延長而逐漸增強(qiáng)。這表明HerLNP能夠高效地將mRNA遞送到腫瘤部位。


新型抗體偶聯(lián)策略的研究和體內(nèi)外表征


圖三、Grab LNP平臺的體內(nèi)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(jié)果顯示,與裸LNPs或?qū)φ战M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(xì)胞內(nèi),并上調(diào)腫瘤抑制基因的表達(dá),從而抑制腫瘤生長。


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圖四、HER-2靶向的p53 mRNA/LNP的體內(nèi)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(jìn)行了組織學(xué)分析。結(jié)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(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷或毒性。這表明GrAb-LNPs具有良好的生物相容性和安全性。


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圖五、GrAb-LNP的體內(nèi)安全性評價

03


討論



本研究成功實(shí)現(xiàn)了載脂蛋白融合的自發(fā)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(yōu)勢。載脂蛋白的融合不僅增強(qiáng)了LNPs的靶向性,還通過其天然脂質(zhì)結(jié)合能力提高了LNPs的穩(wěn)定性和生物相容性。這一策略為mRNA疫苗和療法的遞送系統(tǒng)提供了新的解決方案,具有廣闊的應(yīng)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(jī)制仍需進(jìn)一步探究,以優(yōu)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(jié)果,但仍需在更多動物種類和人體中進(jìn)行驗(yàn)證,以確保其安全性和有效性。



參考文獻(xiàn):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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