自新冠之后LNP 进行RNA递送，一直是一个非常热门的研究方向。2025年2月初，天津大学王跃飞团队在 《Advance Materials》期刊上发表《Modular Design of Lipopeptide-Based Organ-Specific Targeting (POST) Lipid Nanoparticles for Highly Efficient RNA Delivery》。该文主要研究了基于脂肽（lipopeptide, LP）的模块化设计，开发了一种具有高效RNA递送能力和器官特异性靶向能力的脂质纳米颗粒（lipid nanoparticles, LNPs），并命名为POST（Organ-Specific Targeting）LNPs。

 

1. 研究背景

RNA疗法在治疗癌症、传染病、遗传性疾病等多种疾病中显示出巨大潜力。脂质纳米颗粒（LNPs）是目前最有前景的RNA递送系统之一，其典型成分包括可电离脂质、辅助脂质、胆固醇和PEG化脂质。然而，LNPs在应用中面临的一个关键挑战是其在体内的系统性肝积累，限制了其在肝外器官的靶向能力。近年来，研究者们通过筛选可电离脂质结构、添加主动靶向配体以及调节辅助脂质或胆固醇的性质等方法，取得了一定进展。例如，通过引入第五种选择性器官靶向（SORT）辅助脂质，实现了对脾脏、肺和骨髓的精准mRNA递送。

 

2. 研究目的

本研究旨在开发一种高效的可电离脂质，通过脂肽（LPs）的模块化设计，构建具有器官特异性靶向能力的LNPs。脂肽结合了肽的生物相容性、可设计性和靶向性，以及脂质的疏水性，有望提升LNPs的RNA递送效率和靶向性。

 

3. 研究方法

脂肽（LPs）的设计与合成

研究者设计并合成了一系列基于赖氨酸-组氨酸的脂肽（KH-LPs），其结构包括一个极性头（KHn，n为氨基酸数量，2-12）和一个非极性尾（Ax或Ex，A表示烷醇，E表示烯醇，x为碳原子数量，10-18）。通过简单的一步环开反应，合成了25种不同的KH-LPs，并将其与四种辅助脂质（DOTAP、DOPE、DSPC和14PA）组合，构建了包含100种四组分LP-LNPs的筛选库。

筛选策略

研究者通过体外和体内筛选，评估了这些KH-LP LNPs在递送mRNA和siRNA方面的能力。体外筛选使用人肺癌细胞A549作为测试细胞，通过流式细胞术检测mRNA表达效率和siRNA沉默效率。体内筛选则通过在C57BL/6小鼠中注射封装了荧光素酶mRNA的LNPs，观察其在不同器官中的生物发光信号，以评估器官靶向性和递送效率。

 

 

基于赖氨酸-组氨酸的脂肽库（KH-LP）和基于四组分脂肽的器官特异性靶向（POST）LNP筛选库的模块化设计

 

4. 实验结果

体外筛选结果

在95种细胞毒性较低（细胞存活率>80%）的KH-LP LNPs中，16种在A549细胞中实现了超过70%的mRNA表达效率，其中A10-KH2/DOTAP表现最佳，达到96.8%。

在siRNA递送方面，29种KH-LP LNPs实现了低于20%的靶基因mRNA相对表达水平，A10-KH2/DOTAP同样表现最佳，沉默效率达到97.3%。

进一步测试表明，A10-KH2/DOTAP在多种难以转染的细胞系中均表现出优异的mRNA和siRNA递送能力，优于商业转染试剂和经典的SM-102 LNP。

结构-活性关系（SAR）分析

研究发现，高效的KH-LP LNPs通常具有以下特性：pKa值在6-7之间（有利于RNA递送）、包封率（ee）>80%、粒径<120 nm、多分散指数（PDI）<0.2，且在中性条件下zeta电位接近中性。

不同的辅助脂质系统对KH-LPs的选择性不同。例如，DOTAP（永久正电荷）更适合与短链KHn头结合，而DOPE、DSPC和14PA（弱RNA结合能力）则更适合与长链KHn头结合，以实现高效的RNA结合、细胞摄取和内质网逃逸。

体内筛选结果

在体内实验中，A10-KH2/DOTAP表现出肺部特异性靶向能力，其生物发光信号强度高于经典的肺部靶向LNP（如SORT MC3/DOTAP LNP）。

A10-KH4/DOPE和A18-KH4/DOPE分别在肝脏和脾脏中表现出高效递送能力，且优于或至少与经典的肝脏靶向LNP和脾脏靶向LNP相当。

通过冷冻透射电子显微镜（cryo-TEM）观察，POST LNPs呈球形，具有多层外壳和非晶态核心。

siRNA递送能力

在体内siRNA递送实验中，POST LNPs在靶向器官中表现出更高的特异性和沉默效率，优于对应的SORT LNPs

在剂量依赖性实验中，肺和肝脏POST LNPs在0.1 mg/kg剂量下仍能实现超过50%的沉默效率，而脾脏POST LNP在0.01 mg/kg剂量下即可达到超过50%的沉默效率

稳定性和生物相容性

POST LNPs在4°C下储存9天后，其mRNA递送能力、粒径、PDI和包封率均保持稳定。

在重复给药实验中，小鼠在连续三次给药后，靶向器官中PTEN基因水平持续保持低水平，且小鼠体重呈上升趋势，表明POST LNPs具有良好的生物相容性。

 

5. 结论

本研究通过模块化设计的KH-LPs和辅助脂质，成功开发了一系列具有高效RNA递送能力和器官特异性靶向能力的POST LNPs。这些LNPs在体外和体内实验中均表现出优异的性能，具有简单组成、良好稳定性和生物相容性，显示出巨大的临床应用潜力。此外，SAR分析结果表明，通过精确调节LP的结构和功能，可以为不同的靶向脂质系统开发出最优的可电离成分，为未来的RNA疗法提供了新的策略。

这项研究不仅为RNA递送系统的设计提供了新的思路，还为开发具有器官特异性靶向能力的纳米药物提供了重要的理论依据。通过模块化设计和筛选策略，可以针对不同的疾病和靶器官开发出个性化的RNA递送系统，有望推动RNA疗法在临床中的应用。

 

S-RMab®单克隆抗体

文中使用斯达特荧光标签偶联抗体Goat anti-Rabbit IgG(H+L) (Alexa Fluor® 594 Conjugate) （货号S0B4007）和Goat anti-mouse IgG H&L (Alexa Fluor 488 Conjugate）（货号S0B4017）进行免疫荧光实验。实验流程如下：

1.装载mEGFP的POST LNP通过静脉注射于C57BL/6小鼠（剂量为0.75mgkg−1）

2.48 h后，分离相应的靶向组织（肝、脾、肺），制备冷冻切片（8 μm），用95%乙醇固定10 min

3.切片用PBS洗涤3次，用0.1% Triton X100渗透30 min，用5%正常山羊血清封闭1h

4.使用一抗在4°C下孵育过夜

5.清洗载玻片，使用斯达特二抗（1:500 dilution ）在室温下孵育1小时

6.洗涤，用4′,6-diamidino-2-phenylindole孵育5 min，并封片

7.采用奥林巴斯IX73显微镜进行成像

8.以1xPBS为阴性对照。