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mRNA 递送新突破：源井EGFP细胞助推效能提升超 33 倍
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传统 mRNA 递送系统往往需要数小时才能实现有效细胞内吞，且未被摄取的载体易在体外逐渐降解，限制了整体递送效率与时效性。南方科技大学李斌教授团队在期刊《Advanced Composites and Hybrid Materials》（IF=21.8）发表研究，构建了一种磁响应脂质纳米粒（MrLNPs）递送平台。该系统在外加磁场作用下，可显著加速mRNA进入细胞，实现快速递送，其体内递送效率较传统非磁性LNP提升超过33倍，为需要快速蛋白表达的急性重症疾病提供了新的技术路径。 在该研究中，源井生物提供了稳定表达EGFP的人胚肾细胞（293T-EGFP），用于验证MrLNPs对CRISPR-Cas9 mRNA与sgRNA的高效共递送能力，并成功实现功能性基因敲除，为该递送策略的应用潜力提供了有力支撑。 研究背景 mRNA 疗法具有可设计性强、无基因组整合风险等优势，被认为是疾病治疗与预防的重要发展方向。但其应用的关键瓶颈在于如何实现安全且高效的胞内递送。目前，脂质纳米粒（LNP）作为主流的非病毒递送载体，已成功应用于新冠 mRNA 疫苗。然而，传统 LNP 介导的细胞内吞过程相对缓慢，限制了整体递送效率。相比之下，磁性纳米粒（MNP）具备对外磁场的响应能力，可用于药物靶向与加速递送，但其在体内 mRNA 递送中的应用仍有待深入探索。 研究目的 本研究旨在构建磁响应脂质纳米粒（MrLNPs），系统评估其理化性质及磁响应特征；验证其在不同类型 mRNA 和多种细胞中的递送适用性；进一步比较其在体内外的 mRNA 递送效率、蛋白表达水平及生物安全性。同时，解析 MrLNPs 促进 mRNA 快速内吞的细胞内转运机制，并探索其在相关应用场景中的潜力。 研究路线 1. 设计并合成新型可电离脂质 CF3-3N6-UC18，制备 mRNA-LNP，并通过静电相互作用与寡聚磁珠结合，构建 MrLNPs。 2. 优化 mRNA 与磁珠的配比、混合方式及孵育时间，筛选最佳制备条件。 3. 对 MrLNPs 的粒径、电位、形貌及磁响应性能进行系统表征，并验证其磁靶向递送与分选能力。 4. 在体外评估 MrLNPs 对多类型 mRNA、不同细胞系及 3D 细胞模型的递送效果，同时检测其在基因编辑与基因沉默中的效率。 5. 探究 MrLNPs 的细胞内吞路径及内体逃逸能力，并评估其体外生物相容性。 6. 在体内条件下考察 MrLNPs 在磁场作用下的 mRNA 递送效率、组织分布情况及整体生物安全性。 主要结果 1.CF3-3N6-UC18 MrLNPs 的制备、优化与表征 本研究首先合成了一种新型可电离脂质 CF3-3N6-UC18，其体内 mRNA 递送效率较此前的 CF3-2N6-UC18 提升约一个数量级，并通过高分辨质谱与核磁共振波谱对其化学结构进行了确证。随后，以该脂质构建 mRNA 负载的 LNP，并利用静电相互作用将寡聚（dT）25 磁珠吸附于 LNP 表面，成功组装出具备磁响应特性的脂质纳米颗粒 MrLNPs。 以 mRNA 转染效率为指标，分步优化 mRNA 与磁珠质量比、混合方式、混合后静置时间，结果显示 mRNA 与磁珠质量比 1:25、剧烈移液混合、静置 5 分钟为最优条件，该参数下 MrLNPs 在磁场作用下可实现 mRNA 快速递送，无磁场时递送效率与传统 LNP 无显著差异。 动态光散射与扫描电镜结果表明，磁珠本身易发生聚集，与 LNP 结合后，其整体分散性得到明显改善。电位测试进一步证实，带正电的 LNP 可通过静电相互作用与带负电的磁珠结合，形成电位约为 25.1 mV 的 MrLNPs。琼脂糖凝胶电泳结果显示，MrLNPs 能够有效包载 mRNA 并具备良好的磁响应特性，同时可实现磁靶向的选择性细胞递送及转染细胞的分选。 2. MrLNPs 体外 mRNA 广谱递送能力验证 在外加磁场作用下，仅需 20 分钟即可实现高效的 mRNA 递送，并在该时间点达到饱和水平。与传统 LNP 相比，MrLNPs 在递送 FLuc mRNA、GLuc mRNA 和 sFlt-1 mRNA 时，效率分别提升约 6.6 倍、2.4 倍和 5.3 倍。此外，通过共递送 CRISPR-Cas9 mRNA 与 sgRNA，可显著降低 eGFP 表达水平；在递送 FLuc siRNA 时，其基因沉默效率较传统 LNP 提高约 26.7 倍。该递送平台在多种细胞系（如 HeLa、THP-1、NIH/3T3、MC38）中均表现出良好的适用性，同时能够穿透 3D 细胞结构，实现整体层面的 mRNA 表达，并兼容 TT3 LNP、qtB-UC18 LNP 等多种 LNP 体系，展现出广谱应用潜力。 3.MrLNPs 胞内转运与体外生物相容性 荧光成像显示，磁场刺激下 MrLNPs 20 分钟内吞效率远超传统 LNP 6 小时内吞效果，内吞途径以巨胞饮为主，网格蛋白与小窝介导的内吞作用占比降低；共定位实验证实 MrLNPs 可高效实现 mRNA 内体逃逸，释放至胞质完成翻译；高剂量 mRNA 递送时，MrLNPs 递送效率显著高于传统 LNP 且细胞毒性更低，有效 mRNA 剂量下对 293T、HeLa 细胞无明显毒性。 4. MrLNPs 的体内递送效力与安全性 在体内实验中采用 N42 强磁，小鼠经腹腔注射 MrLNPs 后施加外部磁场。结果显示，在 30 分钟内，其生物发光信号较传统 LNP 组提升约 33.4 倍。离体组织成像进一步表明，肝脏、脾脏、肺和胰腺中的蛋白表达水平分别提高约 20.5 倍、44.3 倍、5.4 倍和 33.8 倍；同时，在心脏、肾脏等相对难以靶向的器官中，也实现了约 2.4 倍的递送效率提升。体内安全性评估结果显示，MrLNPs 对小鼠肝肾功能无明显影响，主要脏器未见病理性损伤，整体表现出良好的生物安全性。 研究意义与创新点 本研究首次构建了磁响应脂质纳米粒（MrLNPs），有效突破了传统 mRNA 递送耗时较长的限制，实现约 20 分钟内的快速细胞内吞，并在体内将递送效率提升超过 33 倍。该平台兼具广谱适用性、磁靶向分选能力及良好的生物相容性，可适配 mRNA、CRISPR-Cas9 mRNA+sgRNA 以及 siRNA 等多种核酸类型，在多种细胞系及 3D 培养体系中均表现出优异性能。整体来看，该技术为急性重症疾病中对快速蛋白表达的治疗需求提供了新的递送解决方案，也为 mRNA 纳米药物的临床转化拓展了应用空间。 文章小结 本研究成功构建了磁响应脂质纳米粒（MrLNPs），借助外加磁场实现了 mRNA 在体内外的快速递送及高效蛋白表达。同时，系统明确了其最佳制备条件、细胞内转运机制以及体内分布特征，验证了该平台在递送效率、安全性和适用范围方面的综合优势。总体而言，MrLNPs 为 mRNA 疗法的快速递送提供了一种新的技术路径，在急性疾病治疗、基因编辑及疫苗递送等应用场景中展现出重要的转化潜力。 源井生物提供的支持 在本研究中，源井生物提供了稳定表达 EGFP 的人胚肾细胞（293T-EGFP），作为基因编辑效率的可视化与定量评估模型，用于验证 MrLNPs 对 CRISPR-Cas9 mRNA 与 sgRNA 的高效共递送能力及其功能性基因敲除效果。 源井生物提供的 EGFP 稳转细胞株具备代次低、活性高、细胞状态良好等优势，采用慢病毒方法构建，能够稳定表达 EGFP 荧光蛋白，适用于药物高通量筛选、体内荧光示踪及稳转细胞株构建等多种实验场景。欢迎咨询获取同款 EGFP 细胞，用于相关研究应用。 |
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