mRNA送達効率を高めるためのフッ素化脂質ナノ粒子

非ウイルス性核酸送達システムである脂質ナノ粒子（LNP）は、ワクチンの発達と疾患治療の大きな可能性を示しています。LNPは、mRNAが細胞膜やエンドソーム/リソソームなどの生理学的障壁を通過するのを支援し、mRNAの細胞内症状を促進します。ただし、現在商業化されているLNPのエンドソームエスケープ効率とバイオセーフティは依然として不十分であり、mRNAの十分に活用されています。本明細書では、LNPでFPDと呼ばれる1,2-ディステアオイル-Sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミンポリ（エチレングリコール）-2000（PEG-DSPE）のフッ素化された修飾が、LNPでmRNAの送達効率を改善できることを報告します。。FPDは、LNPの脂質の1.5％のみを占めていますが、それぞれB16F10腫瘍細胞および原発性樹状細胞におけるmRNA発現効率の5倍とほぼ2倍の増強を媒介する可能性があります。メカニズムの研究により、FPDはLNPの細胞内在化とエンドソーム脱出を促進することが明らかになりました。in vivoの研究は、FPDが、比較的低いmRNA用量で非流体性PEGリピッドで調製したLNPと比較して、静脈内または腹腔内注射により、少なくとも3倍全体的なmRNA発現を増強できることを実証しています。さらに、FPDの導入により、脾臓のmRNA発現は、DMG-PEG商業定式化のそれと比較して増強されました。フッ素の慎重な投与量の恩恵を受けたフッ素化LNPは、細胞レベルおよび動物学的レベルで好ましいバイオセーフティプロファイルを示します。

Lipid nanoparticles (LNPs), a nonviral nucleic acid delivery system, have shown vast potential for vaccine development and disease treatment. LNPs assist mRNA to cross physiological barriers such as cell membranes and endosomes/lysosomes, promoting the intracellular presentation of mRNA. However, the endosome escape efficiency and biosafety of currently commercialized LNPs are still unsatisfactory, resulting in underutilization of mRNA. Herein, we report that fluorinated modification of the 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-poly(ethylene glycol)-2000 (PEG-DSPE), termed as FPD, in the LNPs can improve the delivery efficiency of mRNA. FPD accounts for only 1.5% of lipids in LNPs but could mediate a 5-fold and nearly 2-fold enhancement of mRNA expression efficiency in B16F10 tumor cells and primary dendritic cells, respectively. Mechanism studies reveal that FPD promotes the cellular internalization of LNPs as well as endosome escape. In vivo studies substantiate that FPD can augment overall mRNA expression at least 3-fold, either by intravenous or intraperitoneal injection, compared to LNPs prepared with nonfluorinated PEG-lipids at a relatively low mRNA dose. Besides, with the introduction of FPD, mRNA expression in the spleen augmented compared to that of the DMG-PEG commercial formulations. Benefiting from a prudent dosage of fluorine, the fluorinated LNPs display favorable biosafety profiles at cellular and zoological levels.