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Cell Biomaterials:新型辅助脂质,增强LNP向大脑内递送mRNA

 

基因疗法有望调控或纠正神经发育、精神和神经系统疾病中的病理性神经活动。然而,目前的基因递送方法主要依赖于腺相关病毒(AAV),其受限于载荷容量小、既存及治疗诱导的免疫反应以及复杂的制造工艺。此外,某些转基因(例如 CRISPR-Cas9 核酸酶)的持续表达可能导致细胞毒性及脱靶效应。因此,缺乏安全、短暂且可重复给药的非病毒递送系统,仍是脑部靶向治疗面临的主要瓶颈。

脂质纳米颗粒(LNP)在核酸递送方面具有多种优势:能够封装大分子且多样化的有效载荷,适合工业化规模生产,并可实现短暂的基因表达(从而降低长期毒性风险),通常引发较弱的免疫反应,有利于重复给药。然而,使用 LNP 的直接颅内递送仍在很大程度上未被充分探索,提高其效率有望推动新型神经科学工具和治疗应用的发展。

2026 年 10 月 26 日,加州大学旧金山分校的研究人员在 Cell 子刊Cell Biomaterials上发表了题为:Brain-informed helper lipid selection enhances intracranial mRNA delivery 的研究论文。

研究团队利用脑脂质组扩大了候选辅助脂质的范围,以改善脂质纳米颗粒(LNP)向大脑的递送,研究团队从中筛选鉴定出N-神经酰基鞘磷脂(nSM),其通过增强胆固醇依赖的摄取,提高了 mRNA 的递送效率。与基准配方相比,颅内注射 nSM-LNP 显著提升了基因编辑工具的递送效果,并通过 Cre 介导的通道视紫红质表达,实现了对小鼠行为的光遗传学调控。此外,nSM-LNP 还能将功能性 mRNA 递送至人诱导多能干细胞(iPSC)来源的神经元及离体脑组织中。


针对目前缺乏有效治疗手段的脑部疾病,基因及基因编辑疗法正在研发中。脂质纳米颗粒(LNP)正日益被探索作为病毒载体的替代方案,用于递送遗传物质,具有表达短暂、安全性更高的潜力。尽管 LNP 已广泛应用于将 mRNA 递送至肝脏、脾脏和肺部的系统性研究,但针对颅内递送的测试仍较少,且递送效率尚不理想。

在这项最新研究中,研究团队提出了一种基于组织脂质组的辅助脂质筛选策略,用于设计适用于颅内 mRNA 递送的脂质纳米颗粒(LNP)。通过对脑部脂质组中 22 种辅助脂质进行筛选,发现一种具有不对称长链结构的鞘磷脂——N-神经酰基鞘磷脂(N-nervonoylsphingomyelin,简称nSM),可使神经和非神经细胞类型的转染效率提升 2-10 倍。


nSM 通过形成多层膜结构,在内体样条件下表现出融合特性,从而增强胆固醇依赖性的摄取并促进胞质递送。颅内递送的 nSM LNP 相比基准配方将基因编辑效率提高了 3.3 倍;当递送 Cre mRNA 时,可诱导表达足够量的通道视紫红质(ChR),实现对小鼠行为的可逆性光遗传调控。此外,nSM LNP 还能有效转染人多能干细胞来源(iPSC)的神经元以及离体的人脑组织。


该研究的核心发现:

基于大脑脂质组的筛选鉴定出 nSM 是一种强效辅助脂质;

nSM 诱导形成多层脂质纳米颗粒,并增强胆固醇依赖的摄取;

nSM LNP 可改善小鼠大脑中的基因编辑,并实现光遗传学调控;

nSM LNP 可将 mRNA 递送至人源诱导多能干细胞神经元及离体脑组织。

这些结果证实,基于组织特征的辅助脂质选择是一种高效的大脑基因递送策略。

论文链接:

https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(26)00272-2