pH感受性カチオン性脂質の構造活性関係を理解することは、in vivoでsiRNAを送達するための有望な脂質ナノ粒子の合理的な識別を促進する

脂質ナノ粒子（LNP）は、in vivoで短い干渉RNA（siRNA）を効率的に提供するためのより有望な技術の1つです。肝細胞とエンドソーム脱出の標的化を促進するpH感受性カチオン性脂質は、siRNAの利用可能性に強く影響するため、効率的なsiRNA送達のための重要な材料になります。脂質構造活性の関係に関する体系的な知識は、siRNAベースの治療薬で使用するための洗練されたpH感受性カチオン性脂質の発達を大いに促進するでしょう。私たちの実験室で発達したpH感受性カチオン性脂質であるYSK12-C4の親水性ヘッドグループと疎水性尾部の全身誘導体化は、親水性ヘッドが最終製品の見かけのPKAに著しく影響し、両方の内骨皮分布の重要な要因であることが明らかになりました。エンドソームの脱出。親水性ヘッドグループのCROGP値は、製品の見かけのPKAに関連していることがわかりました。対照的に、疎水性尾部構造は、見かけのPKAに依存せずに肝内分布に強く影響しました。構造活性関係研究により、親水性ヘッドグループと疎水性尾部の適切な組み合わせの選択が可能になり、効率的な遺伝子サイレンシング活性を示すpH感受性脂質Cl4H6（Cl4H6-LNP）で構成される強力なLNPが可能になりました（50％有効用量：0.0025mg/kg）、生分解性で、許容されました。in vivo実験により、Cl4H6-LNPは、以前に発症したLNPと比較して、siRNAの複雑な荷重のためのエンドソーム脱出、サイトゾル放出、およびRNA誘導サイレンシングの優れた効率を示したことが明らかになりました。

Lipid nanoparticles (LNPs) are one of the more promising technologies for efficiently delivering short interfering RNA (siRNA) in vivo. A pH-sensitive cationic lipid that facilitates the targeting of hepatocytes and endosomal escape, strongly influences the availability of siRNA, thus making it a key material for efficient siRNA delivery. A systematic knowledge regarding lipid structure-activity relationships would greatly facilitate the development of sophisticated pH-sensitive cationic lipids for use in siRNA-based therapeutics. The systemic derivatization of a hydrophilic head group and hydrophobic tails of YSK12-C4, a pH-sensitive cationic lipid that was developed in our laboratory, revealed that hydrophilic head significantly affected the apparent pKa of the final product, a key factor in both intrahepatic distribution and endosomal escape. The clogP value of a hydrophilic head group was found to be associated with the apparent pKa of the product. In contrast, the hydrophobic tail structure strongly affected intrahepatic distribution without depending on apparent pKa. A structure-activity relationship study enabled the selection of an adequate combination of a hydrophilic head group and hydrophobic tails and permitted a potent LNP composed of a pH-sensitive cationic lipid CL4H6 (CL4H6-LNPs) to be developed that showed efficient gene silencing activity (50% effective dose: 0.0025 mg/kg), biodegradability and was tolerated. In vivo experiments revealed that the CL4H6-LNPs showed a superior efficiency for endosomal escape, cytosolic release and the RNA-induced silencing for the complex-loading of siRNAs compared to the previously developed LNPs.