摘要：尽管脂质纳米颗粒（LNP）已广泛用于递送siRNA药物（如Onpattro）和COVID-19 mRNA疫苗等RNA治疗中，但此前研究主要集中对LNP-RNA的药效进行评价，对LNP-RNA内部结构与其细胞内递送行为之间 (structure-function

尽管脂质纳米颗粒（LNP）已广泛用于递送siRNA药物（如Onpattro）和COVID-19 mRNA疫苗等RNA治疗中，但此前研究主要集中对LNP-RNA的药效进行评价，对LNP-RNA内部结构与其细胞内递送行为之间 (structure-function) 的机理了解仍然十分有限。

近日，多伦多大学、玛格丽特公主癌症研究所的郑岗教授团队在美国化学会期刊Journal of the American Chemical Society 发表论文，报道了他们在LNP的研究中取得的突破性进展，首次揭示了脂质-siRNA的空间组织结构如何显著影响其细胞内行为和治疗效果。他们利用先进的冷冻电子显微镜（cryo-EM）、多元的光化学分析手段及创新单纳米颗粒显微技术，深入探讨了脂质Lipid和小干扰RNA（siRNA）在LNP内部的空间组织结构如何影响其治疗递送效率，填补了该领域长期存在的知识空白。

1. 首次利用冷冻电镜2D分类揭示高分辨脂质-siRNA的结构组织

该团队发现，当siRNA载量较高时，LNP内部呈现清晰的多层结构；随着siRNA装载量降低，颗粒内部结构变得较为无序。但无论载量高低，siRNA都主要分布于靠近LNP表面附近。这一结构特征直接影响LNP表面化学性质与细胞摄取。

图1. siRNA-LNP 的代表性冷冻电镜图像、不同N/P 比例下的siRNA-LNP 2D分类结果，以及 lipid-siRNA结构组织示意图

2. 阐明脂质-siRNA组构对光激活siRNA内吞逃逸的影响

研究显示，LNP内部脂质与siRNA的组构方式显著影响了颗粒对外部刺激的响应能力。较高的siRNA载量使光敏脂质在纳米颗粒中分布更为均匀，在光照下能够产生更多活性氧（ROS），从而更有效地促进LNP在内吞体解离，进而促进siRNA从内涵体中逃逸到细胞质。

图2. 脂质-siRNA的组构显著影响光控siRNA内吞体逃逸。光控LNP解散效率与脂质在LNP中分布相关

3. 单纳米颗粒水平观察LNP解离和siRNA释放

研究首次使用凸透镜诱导约束（CLiC）显微镜，实现了单纳米颗粒水平对光控LNP解离过程的实时可视化分析。结果表明，NP1的LNP (较高siRNA包载) 在光照条件下表现出更高的解离效率，直接促进siRNA从LNP中释放。

综上，本研究极大地推进了对LNP结构与功能关系的理解，为RNA递送系统的理性优化提供了关键指导，对开发更加高效、精准的RNA治疗方案具有重要意义。

Lipid-siRNA Organization Modulates the Intracellular Dynamics of Lipid Nanoparticles

Yulin Mo, Alexander F. A. Keszei, Shagun Kothari, Heyi Liu, Anni Pan, Paige Kim, Jiachuan Bu, Albert Kamanzi, David L. Dai, Mohammad T. Mazhab-Jafari, Juan Chen*, Sabrina Leslie, Gang Zheng*

J. Am. Chem. Soc. 2025, DOI: 10.1021/jacs.4c18308

来源：X一MOL资讯