LNP 是目前应用广泛的递送载体之一，可高效包裹递送小分子、蛋白质及核酸类药物，但因缺乏肿瘤靶向性，递送效率受限，本期介绍提升 LNP 靶向性的两种优化思路：一、修饰靶向物以增加主动靶向性，二、调整组分比例以优化被动靶向性。

Section.01
思路一:
增加 LNP 的主动靶向性
——修饰不同的靶向物

靶向物修饰就是在 LNP 表面修饰可以与肿瘤细胞表面受体识别的修饰物，利用修饰物与受体的特异性识别与结合作用，达到靶向递送的效果^[1][2]。

根据靶向修饰物的类型不同，可分为多肽类、抗体类、糖类、配体类、核酸适配体类 5 个主要类型。

多肽修饰的脂质体

多肽分子是机体内一类重要的生物活性物质，参与机体的生长发育以及代谢。此外，由于没有三级结构，多肽通常会更加稳定。按照多肽功能可大致分为靶向细胞多肽和细胞穿膜肽。

『细胞穿模肽修饰』

Cell‐penetrating peptides (CPPs) 是短肽，通常由 5 到 30 个氨基酸组成，具有穿过细胞膜的独特能力。CPPs 的正电荷可以与带负电荷的分子 (如生物膜的磷脂) 产生静电相互作用，提高细胞的摄取效率。

多种研究证明了 CPPS 修饰可以增强靶向性，例如 RVG29 修饰的 LNP 提高了小鼠大脑的转染效率，并在全身给药后减少了肝脏递送^[5]。MPLs 的 TAT 偶联可以通过穿透细胞膜显着增强 bEnd.3 细胞中的细胞递送和药物的治疗效果^[6]。

『靶向肽修饰』

靶向肽一般由 3-14 个氨基酸组成，是一类可以通过特定序列与靶分子或靶细胞表面受体高亲和力结合的多肽^[7]，能够将药物或成像试剂精确递送至特定细胞或组织，提高疗效并减少非靶组织副作用。

例如 cRGD 肽能够特异性识别并结合 αvβ3 整合素，而其在肿瘤细胞及新生血管内皮细胞表面高表达，利用这个可特异性结合并介导药物递送，提高肿瘤部位的药物浓度，减少对正常组织的损伤^[8]。

要实现脑肿瘤基因传递，基因分子必须穿过血脑屏障 (BBB) 并转染入脑肿瘤细胞。血脑屏障是大脑的重要保护机制，保护大脑免受外部威胁。然而，这种保护功能阻止了大多数小分子药物和大分子 (如肽、蛋白质和基因药物) 从血流进入大脑，严重限制了中枢神经系统 (CNS) 疾病的治疗^[9]。而靶向肽修饰的 LNP 可以利用脑微血管表面表达的多种受体实现跨越血脑屏障的脑组织靶向。

例如 RVG29 肽可靶向nAChR，而 T7 肽可靶向转铁蛋白受体 (TfR) 。利用这类靶向肽的脑受体靶向特性，可以大幅增加其对脑组织的靶向效果 ^[10]。

研究利用 T7 肽 (一种七肽转铁蛋白配体,TfR) 的功能穿越 BBB，从而增强纳米颗粒在大脑中的积累^[11]。

除了上文提到的一些靶向肽，小 M 在这里也总结了其他靶向肽用于研究的靶向部位，各位老师进行实验设计的时候可以参考下表以及文献进行选择哦~

表 1. 针对不同靶组织器官的脂质-靶向肽。

糖类修饰的脂质体

糖类是细胞能量的主要来源，细胞通过糖酵解产生 ATP 来供给能量。肿瘤细胞相比于正常细胞，失去生长控制能力，需要消耗大量葡萄糖且有氧糖酵解率很高。而细胞膜表面葡萄糖转运体 (glucose transporters，GLUT) 的表达增加可以满足这一要求，GLUT 不仅特异性转运葡萄糖，还能转运半乳糖、甘露糖及其衍生物等^[12]。

表 2. 不同的糖修饰基团有着不同的器官靶向性^[13-16]。

配体修饰的脂质体

『叶酸修饰』

叶酸 (Folate，FA) 是一种水溶性的维生素，也是基因复制的必须物质。叶酸受体 (Folate receptor，FAR) 是细胞有效摄入 FA 而特异性表达的糖蛋白膜受体，对叶酸有着高亲和力。研究发现在一些肿瘤细胞表面会高表达叶酸受体以便摄取更多的叶酸，可以利用这个特性将叶酸修饰的 LNP 用于肿瘤靶向治疗。

例如在 LNPS 表面修饰 FA，实验结果表明，FA 修饰的 LNP 具有更高的细胞摄入率，表明其具有更强的靶向能力^[17]。

『马来酰亚胺修饰』

马来酰亚胺基团可以与红细胞表面的活性巯基反应，通过基团吸附，损害红细胞的细胞膜稳定性和表面蛋白功能，导致巨噬细胞在体内促进红细胞的吞噬作用，因此可通过受损红细胞靶向巨噬细胞^[18]。

除此之外，马来酰亚胺基团能与巯基基团形成稳定的硫醚键，利用这一特性修饰马来酰亚胺的脂质也可以作为抗体等其他靶向物的偶联中间体。

Section.02
思路二:
优化 LNP 的被动靶向性
——优化 LNP 组分配方

另一种控制 LNP 靶向不同部位的方法就是 Selective organ targeting (SORT) 技术，该方法能够将核酸可控地递送到靶组织。不同于传统的四组分 LNP，该技术在配方中加入第五种组分 (SORT 分子) ，以此增加对不同器官的靶向性。例如加入阳离子脂质 (DOTAP) 增强肺部的靶向性；加入阴离子脂质 (18PA) 增加对脾脏的输送；加入可电离氨基脂质 (DODAP) 增加向肝脏输送^[19]。

Section.03
靶向性 LNP 的应用前景

『脂质纳米颗粒介导的 CAR-T 实验』

CAR-T，全称嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法。通过对患者自身的T淋巴细胞进行基因工程改造，使其能够特异性地识别并高效地杀伤肿瘤细胞。而将 CAR 基因高效、安全地递送至免疫细胞，是细胞治疗成功的核心关键。

传统的 CAR-T 疗法递送通过慢病毒载体，制造不可逆的基因插入突变，但整合的 “随机性” 带来继发癌症的潜在风险，且病毒生产流程复杂、成本高昂，还可能激发人体免疫反应。

基于 mRNA-LNP 的体内 CAR-T 技术，其核心优势集中在三方面：卓越的安全性 (无基因组整合风险) 、高度的可编程性 (易于进行靶向修饰) 、显著的经济性 (生产成本与周期远低于病毒系统)。

表 3. 用于CAR转基因递送的病毒和非病毒方法的比较^[20]。

例如研究人员开发了新型 LNP 配方 NCtx，通过在 NCtx 表面偶联抗 CD7 纳米抗体和抗 CD3 scFv，实现了 T 细胞特异性递送的同时可以在小鼠体内诱导 CAR-T 细胞生成，这证明了将 LNP 用作递送载体，参与 CAR-T 实验是可行的^[21]。

脂质纳米颗粒在药物递送的领域应用十分广泛，但要提高递送效率关键之一就是提高递送靶向性，小 M 介绍了这么多改良思路，各位老师也快来试试吧！

参考文献：

[1] Schoenmaker L,et al. mRNA-lipid nanoparticle COVID-19 vaccines: Structure and stability. Int J Pharm. 2021 May 15;601:120586.
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