AmBeed文献解读|Biomaterials

用于 mRNA 脂质纳米颗粒疫苗的经济高效且高性能的可电离脂质

      2025年5月19日，中山大学材料科学与工程学院陈永明教授、刘志佳教授、刘利新教授团队发表题为《Cost-effective yet high-performance ionizable lipids for mRNA-lipid nanoparticle vaccines》的文章。研究团队通过一锅法Ugi四组分反应（Ugi-4CR）开发了一系列新型可离子化脂质（ILs），用于mRNA脂质纳米颗粒（LNPs）疫苗的递送系统。这些ILs在小鼠和恒河猴模型中展示了强大的免疫原性和安全性，尤其是在诱导黏膜免疫方面表现出色。研究结果表明，这种新型ILs不仅能够显著简化mRNA疫苗的生产过程、降低成本，还具有与商业化ILs相当的免疫反应效果，为开发低成本、高性能的mRNA疫苗提供了新的策略，具有重要的临床转化潜力。

AmBeed产品

Y-27632 (A112358): Y-27632 是一种口服有效的、ATP 竞争性的 ROCK-I 和 ROCK-II 抑制剂，Ki 值分别为 220 nM 和 300 nM。
在本文中，Y-27632被用于3D人类肝脏类器官诱导过程中。
①在将hiPSCs（人类诱导多能干细胞）从培养皿中分离成单细胞时，加入含有10μM Y-27632的EDTA溶液，以帮助细胞解离。
②在细胞解离后，用含有10μM Y-27632的干细胞传代培养基重悬细胞，以维持细胞的活性和状态。

研究背景

      在COVID-19期间，mRNA疫苗技术因其在预防传染病方面的巨大潜力而受到广泛关注。mRNA疫苗通过将编码病毒抗原的mRNA递送至细胞内，翻译成目标蛋白，从而激活体液免疫和细胞免疫。脂质纳米颗粒（LNPs）作为mRNA递送的最有效平台，其中可离子化脂质（ILs）是关键成分，能够影响mRNA的封装效率、内质网逃逸能力和递送效率。然而，目前商业化的ILs通常通过复杂的多步有机反应合成，这不仅增加了生产成本，也给质量控制带来了挑战。因此，开发一种更高效、低成本的ILs合成方法，对于推动mRNA疫苗技术的广泛应用具有重要意义。

研究结果

图 1. 六种基于可离子化脂质（ILs）的mFluc-LNPs的构建和表征

图 2. R2U2基mRNA脂质纳米颗粒：高效表达与增强的淋巴结及脾脏保留

R2U2基LNPs在多种细胞系中展现出最高的转染效率，超过50%的细胞能够成功表达目标蛋白。此外，在小鼠模型中，R2U2基LNPs在肌肉注射后显示出更强的mRNA表达能力，尤其是在脾脏和引流淋巴结（dLNs）中，其表达强度比其他ILs基LNPs高出一个数量级以上，并且在注射后24小时仍能检测到显著的荧光信号。这表明R2U2基LNPs在体内具有更高效的mRNA递送能力和更长的抗原保留时间，从而有望诱导更强的免疫反应。

图 3. R2U2基mRNA脂质纳米颗粒诱导的体液免疫和细胞免疫反应 

R2U2基mSpike-LNPs在小鼠中诱导的抗Spike蛋白IgG抗体滴度显著高于其他ILs基LNPs，并且在第三次免疫后与商业ALC-0315基LNPs相当。此外，R2U2基LNPs显著增强了脾细胞产生IFN-γ的能力，并且显著提高了CD4+和CD8+ T细胞分泌TNF-α的比例，表明其在细胞免疫方面具有更强的激活能力。在恒河猴模型中，R2U2基mSpike-LNPs也显示出良好的免疫原性，进一步验证了其在非人灵长类动物中的有效性。这些结果表明，R2U2基LNPs在诱导强烈的体液免疫和细胞免疫反应方面具有显著优势，是一种极具潜力的mRNA疫苗递送系统。

图 4. R2U2基mRNA脂质纳米颗粒的安全性评估 

研究团队通过一系列实验全面评估了R2U2基mRNA脂质纳米颗粒（LNPs）在小鼠和恒河猴模型中的安全性。结果显示，疫苗注射后小鼠体温和体重的短暂变化均为可逆的，且血液指标（如白细胞计数、淋巴细胞和中性粒细胞比例、肝功能指标）在急性期后均恢复正常。组织病理学检查也未发现主要器官有显著损伤。此外，人类诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的肝脏类器官模型实验表明，R2U2基LNPs在低浓度下具有良好的细胞相容性，仅在高浓度时对细胞膜完整性有一定影响。这些结果为R2U2基LNPs的临床应用提供了有力的安全性证据。

图 5. R2U2基mRNA脂质纳米颗粒诱导黏膜免疫的能力 

R2U2基LNPs能够有效穿透鼻黏膜和呼吸道黏膜，实现mRNA的高效表达，并在鼻腔、阴道和支气管肺泡灌洗液（BALF）中显著提高抗原特异性分泌型IgA（sIgA）的滴度。这些结果表明，R2U2基LNPs不仅能够通过非肌肉注射途径诱导黏膜免疫，还为预防呼吸道病毒感染提供了一种有效的策略，进一步拓展了其在疫苗开发中的应用前景。

研究结论

本研究通过Ugi四组分反应合成的可离子化脂质（ILs）显著提升了mRNA脂质纳米颗粒（LNPs）疫苗的递送效率、免疫反应和安全性。特别是R2U2基LNPs，因其在淋巴结和脾脏中更长的抗原保留时间及更强的树突状细胞激活能力，展现出更强的细胞免疫反应。该疫苗在多种模型（包括小鼠、恒河猴和人类肝脏类器官）中均表现出良好的安全性，并且在不同给药途径下均能诱导黏膜免疫。总体而言，R2U2 IL候选物在多种给药途径下均展现出卓越的性能。结合其成本效益和强大的免疫原性，R2U2 IL有望推动mRNA技术在更广泛的应用场景中发展，尤其是在低收入地区和畜牧业等对成本和可及性要求较高的领域，展现出巨大的应用潜力。

Doi：10.1016/j.biomaterials.2025.123421