從疫苗到癌癥和罕見(jiàn)病治療，RNA藥物背后的關(guān)鍵遞送技術(shù)

近日，

Nature Reviews Bioengineering

RNA分子本身具有強(qiáng)負(fù)電荷、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且易被降解等特性，使其難以直接進(jìn)入細(xì)胞。LNP遞送體系則能夠通過(guò)包封RNA分子、促進(jìn)細(xì)胞攝取并幫助其完成內(nèi)體逃逸，從而實(shí)現(xiàn)有效表達(dá)或基因調(diào)控。因此，LNP已經(jīng)成為當(dāng)前重要的非病毒RNA遞送平臺(tái)之一，并被應(yīng)用于多種已上市藥物和疫苗中。

例如，全球首個(gè)siRNA藥物Onpattro（patisiran）便采用LNP遞送系統(tǒng)，而COVID-19 mRNA疫苗的大規(guī)模成功應(yīng)用，也進(jìn)一步驗(yàn)證了這一技術(shù)路線在臨床和產(chǎn)業(yè)層面的可行性。

從某種意義上說(shuō)，RNA療法的快速發(fā)展，不僅是分子生物學(xué)與合成技術(shù)的突破，也是一場(chǎng)關(guān)于遞送系統(tǒng)工程化設(shè)計(jì)的持續(xù)創(chuàng)新。

從脂質(zhì)體到LNP：遞送技術(shù)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展

脂質(zhì)遞送系統(tǒng)的研究歷史可以追溯到上世紀(jì)60年代。1964年，研究人員通過(guò)透射電子顯微鏡觀察到脂質(zhì)體（liposome）結(jié)構(gòu)，這種由脂質(zhì)雙層包裹形成的納米囊泡隨后被廣泛研究用于藥物遞送。

在20世紀(jì)70年代，脂質(zhì)體開(kāi)始被探索用于蛋白和小分子藥物遞送。1995年，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了首個(gè)脂質(zhì)體藥物Doxil，這是阿霉素的脂質(zhì)體制劑，能夠通過(guò)改變藥物在體內(nèi)的分布來(lái)降低毒性并提高療效。

然而，當(dāng)核酸藥物逐漸成為研究熱點(diǎn)后，傳統(tǒng)脂質(zhì)體系統(tǒng)面臨新的挑戰(zhàn)。RNA分子體積更大、帶有強(qiáng)負(fù)電荷且構(gòu)象復(fù)雜，使得其在體內(nèi)遞送更加困難。

為解決這一問(wèn)題，研究人員逐漸開(kāi)發(fā)出新的脂質(zhì)納米顆粒體系。通過(guò)引入可電離脂質(zhì)（ionizable lipids），成功降低了早期陽(yáng)離子脂質(zhì)帶來(lái)的毒性問(wèn)題，同時(shí)保留了與核酸結(jié)合的能力。這一策略逐漸發(fā)展為今天廣泛使用的LNP體系。隨著材料化學(xué)、納米技術(shù)和制劑工程的進(jìn)步，LNP逐步成為RNA藥物遞送的主流平臺(tái)，并推動(dòng)了一系列創(chuàng)新療法進(jìn)入臨床與市場(chǎng)。

LNP為什么能夠高效遞送RNA？

脂質(zhì)納米顆粒是由多種脂質(zhì)分子共同構(gòu)建的復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)。綜述指出，目前大多數(shù)LNP體系通常包含四類(lèi)關(guān)鍵脂質(zhì)組分：

第一類(lèi)是可電離脂質(zhì)。這類(lèi)脂質(zhì)是LNP中最關(guān)鍵的成分之一。在制備過(guò)程中，它們?cè)谒嵝詶l件下帶正電，從而與帶負(fù)電荷的RNA分子形成穩(wěn)定復(fù)合物；而在生理?xiàng)l件下又趨于中性，從而降低毒性。當(dāng)進(jìn)入內(nèi)體環(huán)境時(shí)，其電荷再次變化，有助于促進(jìn)內(nèi)體膜破裂并釋放RNA。

第二類(lèi)是膽固醇（cholesterol）。膽固醇在LNP中主要起到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用，通過(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)分子之間的排列，提高納米顆粒的機(jī)械穩(wěn)定性和在體內(nèi)的存留時(shí)間。

第三類(lèi)是輔助脂質(zhì)（helper lipids）。輔助脂質(zhì)通常為磷脂類(lèi)分子，它們能夠調(diào)節(jié)脂質(zhì)層的分子排列，并在內(nèi)體環(huán)境中促進(jìn)膜融合，從而提高RNA釋放效率。

第四類(lèi)是聚乙二醇化脂質(zhì)（PEG-lipids）。PEG修飾能夠形成一層水化外殼，減少血液中蛋白質(zhì)吸附并延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，同時(shí)幫助控制納米顆粒的大小。

▲脂質(zhì)納米顆粒的關(guān)鍵脂質(zhì)成份（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

這些組分通過(guò)不同的比例和結(jié)構(gòu)組合形成穩(wěn)定的納米顆粒結(jié)構(gòu)，使RNA能夠在體內(nèi)保持穩(wěn)定，并最終進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮作用。

值得注意的是，脂質(zhì)結(jié)構(gòu)、比例以及配方條件的變化都會(huì)顯著影響遞送效率。因此，LNP體系的開(kāi)發(fā)本質(zhì)上是一項(xiàng)高度依賴(lài)材料設(shè)計(jì)和系統(tǒng)優(yōu)化的工程。

RNA遞送仍面臨的重要挑戰(zhàn)

盡管LNP技術(shù)已經(jīng)取得顯著進(jìn)展，但RNA藥物遞送仍然面臨多方面挑戰(zhàn)。

首先是組織靶向性問(wèn)題。目前許多LNP體系在體內(nèi)主要富集于肝臟，這使得RNA療法在其他組織中的遞送仍然存在困難。

其次是免疫反應(yīng)問(wèn)題。某些脂質(zhì)成分或PEG修飾可能引發(fā)免疫反應(yīng)，從而影響藥物安全性或重復(fù)給藥效果。

此外，穩(wěn)定性和儲(chǔ)存條件也是重要挑戰(zhàn)。例如，部分mRNA疫苗在早期需要極低溫儲(chǔ)存，增加了物流和供應(yīng)鏈成本。

綜述指出，未來(lái)RNA遞送技術(shù)的重要研究方向之一，是通過(guò)新的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料組合和制劑策略來(lái)改善組織靶向性、降低免疫反應(yīng)并提高體系穩(wěn)定性。因此，從脂質(zhì)材料創(chuàng)新到納米體系設(shè)計(jì)，RNA遞送技術(shù)的研發(fā)正在向更加系統(tǒng)化和工程化的方向發(fā)展。

一體化平臺(tái)助力LNP研發(fā)和生產(chǎn)

在脂質(zhì)體和LNP遞送體系快速發(fā)展的背景下，脂質(zhì)材料的研發(fā)與合成能力正成為RNA藥物研發(fā)的重要基礎(chǔ)。藥明康德旗下合全藥業(yè)（WuXi STA）的脂質(zhì)納米顆粒平臺(tái)旨在幫助客戶項(xiàng)目從研發(fā)階段快速推進(jìn)到臨床和商業(yè)化生產(chǎn)階段。

平臺(tái)的LNP研發(fā)實(shí)驗(yàn)室配備了多通道微混合系統(tǒng)、不同規(guī)模的切向流過(guò)濾（TFF）系統(tǒng)、無(wú)菌過(guò)濾系統(tǒng)和分析設(shè)備。同時(shí)還配備其它混合技術(shù)與設(shè)備，例如MIVM、微流體、精密納米系統(tǒng)和LNP擠出系統(tǒng)。研發(fā)實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)行LNP可行性研究、制劑開(kāi)發(fā)和工藝開(kāi)發(fā)。

平臺(tái)的LNP生產(chǎn)車(chē)間為模塊化設(shè)計(jì)，將多通道芯片、微混合系統(tǒng)和復(fù)雜的制備系統(tǒng)整合到一個(gè)以多通道微混合器為核心的LNP生產(chǎn)平臺(tái)中，在藥物載量、脂質(zhì)體粒徑控制和包封效率方面有顯著的優(yōu)勢(shì)。此外，模塊化設(shè)計(jì)提供了更高的靈活性，使該平臺(tái)能夠支持各種生產(chǎn)規(guī)模，每批可達(dá)10-50升。

值得一提的是，合全藥業(yè)也可以提供寡核苷酸和特定功能性脂質(zhì)（如可電離脂質(zhì)和聚乙二醇化脂質(zhì)）的合成和生產(chǎn)服務(wù)。該平臺(tái)提供端到端服務(wù)，包含原料藥、制劑和分析支持的一體化CMC開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)服務(wù)。

結(jié)語(yǔ)

Nature Reviews Bioengineering

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參考資料：

[1] Arral & Whitehead. (2026). Design principles of lipid nanoparticles for RNA delivery. Nature Reviews Bioengineering, https://doi.org/10.1038/s44222-026-00401-1

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