脂质纳米粒子(LNPs)有三种FDA批准的产品,正在加紧开发,以传递广泛的核酸治疗剂。LNP开发的一个重大挑战是对结构-活性关系(SAR)的理解不足。化学成分和工艺参数的微小变化会影响LNP的结构,对体外和体内的性能产生重大影响。聚乙二醇脂质(PEG-脂质)是LNP的重要脂质之一,它的选择已被证明可以控制颗粒大小。鉴于此,劳伦斯伯克利国家实验室Michal Hammel、Greg L. Hura和Chun-Wan Yen等发现PEG-脂质可以进一步改变反义寡核苷酸(ASO)负载的LNPs的核心组织,以控制其基因沉默活性。
本文要点:
(1)通过ASO-脂质核心内无序与有序的倒六边形相的比例来衡量的分室程度,可以预测体外基因沉默的情况。较低的无序/有序核心相的比率与更强的基因敲除效力相关。
(2)为了确定这些发现,开发了一种无缝的高通量筛选方法,将自动LNP配方系统与小角X射线散射(SAXS)的结构分析和体外TMEM106b mRNA敲除评估相结合。
(3)应用这种方法筛选了54种ASO-LNP配方,同时改变了PEG-脂质的类型和浓度。具有不同SAXS图谱的代表性配方使用低温电子显微镜(cryo-EM)进一步可视化,以帮助结构阐明。
(4)通过将这种结构分析与体外数据相结合,建立了拟议的SAR。对PEG-脂质的综合方法、分析和结果可以应用于快速优化复杂设计空间中的其他LNP配方。
Michal Hammel, Yuchen Fan, Apoorva Sarode, Amy E. Byrnes, Nanzhi Zang, Ponien Kou, Karthik Nagapudi, Dennis Leung, Casper C. Hoogenraad, Tao Chen, Chun-Wan Yen, and Greg L. Hura. Correlating the Structure and Gene Silencing Activity of Oligonucleotide-Loaded Lipid Nanoparticles Using Small-Angle X-ray Scattering.ACS Nano Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.3c01186
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01186