离子化脂质来源对负载siRNA的脂质纳米颗粒质量和稳定性的影响

Impact of ionizable lipid source on quality and stability of siRNA-loaded lipid nanoparticles

作者信息Sheyda Ranjbar, Kuo-Chih Shih, Andre O'Reilly Beringhs, Bin Qin, Yan Wang, Deyi Zhang, William Smith, Afshin Seyednejad, Luke Burroughs, Diane Burgess, Raman Bahal, Xiuling Lu
PMID41839265
发布时间2026-05-10
DOI10.1016/j.jconrel.2026.114825

实验完整度

高

研究涵盖体外细胞实验(HepG2基因沉默、活力、PBMC免疫原性),并用多种理化表征(DLS、DSC、SAXS、Cryo-EM)及70天稳定性评估进行验证,证据层级独立。

主要模型

HepG2细胞 人PBMC siRNA-LNP制剂(V1、V2、V3)

重点核对

MC3纯度差异(86-99%),杂质主要为二烯酮 siRNA-LNP的N/P比为3.4 HepG2细胞处理浓度:mRNA/蛋白敲低5 nM,活力30 nM PBMC处理浓度:30 nM 储存条件:4°C和25°C,70天

摘要

siRNA-脂质纳米颗粒(LNP)疗法的成功开发在很大程度上依赖于辅料质量的稳定性,尤其是离子化脂质MC3,它常用于如Onpattro等临床获批产品中。MC3在RNA封装、内体逃逸和生物相容性中发挥关键作用。随着监管框架支持仿制siRNA-LNP的开发,本研究首次系统比较了MC3纯度中供应商依赖的变化如何影响siRNA-LNP的理化性质和体外性能。多平台分析工作流程的杂质分析显示,在所有测试的三个供应商中,MC3的二烯酮副产物是最丰富的杂质,并且它被保留在LNP制剂中。尽管纯度水平存在差异(86-99%)以及粒径、多分散指数(PDI)和独特热行为方面存在适度差异,但LNP表现出相似的关键质量属性(CQA),包括包封效率、表面电荷、表观pKa和内部结构。体外研究表明,所有LNP在HepG2细胞中以5 nM剂量实现了约60%的转甲状腺素蛋白(TTR)mRNA和蛋白敲低,并在30 nM浓度下维持了HepG2细胞活力,表明具有相当的功效和生物相容性。人外周血单核细胞(PBMC)检测显示,使用任何来源的MC3配制的LNP均未诱导显著的细胞因子产生。在稳定性评估中,尽管在室温下储存超过70天的LNP没有观察到明显的化学变化,但观察到粒径和PDI等理化性质的变化。然而,这些变化并未影响基因沉默效率或生物相容性。总体而言,评估的供应商间MC3纯度的差异影响了siRNA-LNP的某些理化属性,而体外性能基本不受影响。然而,控制脂质杂质谱对于确保一致的理化特性和支持质量保证很重要。总的来说,这些发现为siRNA-LNP向仿制开发推进过程中的生产和监管考虑提供了宝贵的见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
离子化脂质MC3的不同来源(不同供应商)其纯度差异是否影响siRNA-LNP的关键质量属性、体外性能(基因沉默、细胞活力、免疫原性)和稳定性?
核心机制
MC3中的主要杂质(二烯酮和二醇)在LNP制备过程中被保留,可能影响脂质- siRNA相互作用的有序性,导致粒径和热行为发生细微变化,但不影响关键功能属性如包封效率、表观pKa和基因沉默效率。
主要证据
通过LC-CAD/PDA和LC-MS/MS对来自三个供应商的MC3进行杂质分析;制备siRNA-LNP后进行理化表征(DLS、DSC、SAXS、Cryo-EM);体外实验显示约60%的TTR mRNA和蛋白敲低,细胞活力未受影响,PBMC中未观察到显著免疫原性;70天稳定性显示理化性质变化但功能保持。
研究意义
强调了辅料来源和纯度在确保siRNA-LNP质量中的关键作用,为仿制siRNA-LNP的合理开发提供了基本信息,并为生产和监管考虑提供见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

MC3纯度分析

评估三个供应商MC3的化学纯度并识别主要杂质。

使用HPLC-CAD/PDA对三个供应商的MC3样品进行纯度评估,收集杂质峰馏分并进行LC-MS/MS鉴定。

2

siRNA-LNP制备

使用不同来源MC3制备siRNA-LNP,以评估杂质是否保留并影响纳米颗粒特性。

使用微流控混合NanoGenerator Flex-M系统制备含有不同MC3来源的siRNA-LNP(V1、V2、V3),并透析去除乙醇。

3

杂质残留分析

检测MC3杂质是否被保留在LNP制剂中。

通过离心超滤浓缩LNP,用甲醇溶解,然后进行LC-CAD分析,比较MC3原料和LNP的色谱图。

4

理化性质表征

评估不同MC3来源的LNP在粒径、Zeta电位、包封效率、表观pKa、内部结构和热行为方面的差异。

使用DLS测量粒径和Zeta电位,RiboGreen法测定包封效率,TNS荧光法测定表观pKa,DSC记录热谱,SAXS检测内部结构,Cryo-EM观察形态。

5

体外功能验证

评估不同MC3来源的LNP对HepG2细胞中TTR mRNA和蛋白敲低效率、细胞活力及PBMC免疫原性的差异。

HepG2细胞用5 nM siRNA-LNP处理48小时,提取RNA进行qRT-PCR检测TTR mRNA;处理72小时后收集上清进行ELISA检测TTR蛋白;用30 nM处理48小时进行细胞活力检测;PBMC用30 nM处理24小时,上清用于Luminex检测细胞因子。

6

稳定性评估

评估MC3来源对LNP在4°C和25°C储存70天后的化学和物理稳定性及功能的影响。

LNP在4°C和25°C储存70天后,通过LC分析化学组成,DLS测量粒径、PDI、Zeta电位,RiboGreen法测定包封siRNA,并进行mRNA敲低和细胞活力测试。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
高效液相色谱系统Shimadzu--
Corona Veo RS电雾式检测器Thermo Scientific--
BEH C18色谱柱(3.5 μm,130 Å,3 mm × 150 mm)Waters--
ACQUITY Premier CSH C18色谱柱(2.1 × 100 mm,1.7 μm)Waters--
Synapt G2-Si q-TOF质谱仪Waters--
NanoGenerator Flex-M微流控系统PreciGenome--
透析卡(MWCO 3.5 kDa)Thermo Fisher Scientific--
Zetasizer pro纳米粒度仪Malvern Panalytical--
Quant-iT RiboGreen RNA定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
TNS(6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐)MilliporeSigma--
Spark多功能酶标仪Tecan--
MicroCal PEAQ-DSC自动化差示扫描量热仪Malvern Panalytical--
Empyrean衍射仪配备ScatterX78附件Malvern Panalytical--
C-flat载网EMS--
Quantifoil 1.2/1.3载网EMS--
Glacios透射电子显微镜Thermo Fisher Scientific--
Falcon 4i直接电子探测器Thermo Fisher Scientific--
Amicon Ultra离心超滤管(3 kDa)MilliporeSigma--
Eagle基本必需培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
Hank's平衡盐溶液ATCC--
RPMI-1640培养基----
Direct-zol RNA小提试剂盒Zymo Research--
NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific--
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
Veriti热循环仪Applied Biosystems--
QuantStudio 5实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
人前白蛋白SimpleStep ELISA试剂盒Abcamab231920
CellTiter-Glo发光细胞活力检测试剂盒Promega--
人Luminex液相芯片检测试剂盒R&D SystemsLXSAHM-13
Luminex 200系统R&D Systems--
DLin-MC3-DMA (MC3)MedChemExpress, MedKoo Biosciences, Echelon Biosciences--
二硬脂酰磷脂酰胆碱Avanti Polar Lipids--
PEG2000-C-DMGMedChemExpress--
胆固醇MedChemExpress--
帕替西兰钠siRNAMedChemExpress--
阴性对照siRNAThermo Fisher Scientific--
大肠杆菌O111:B4脂多糖MilliporeSigma--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
MC3纯度分析
MC3供应商来源,样品浓度,LC方法条件(色谱柱、流动相、梯度),LC-MS/MS参数(离子模式、碰撞能量)
阅读提示:Section 2.2 纯度评估
siRNA-LNP制备
脂质摩尔比,N/P比,乙醇浓度,流速比,透析条件
阅读提示:Section 2.3 siRNA-LNP制备
体外基因沉默
HepG2细胞密度,siRNA剂量,处理时间,mRNA提取和分析方法
阅读提示:Section 2.6.2 mRNA敲低研究
细胞活力
HepG2细胞密度,siRNA剂量,处理时间,检测方法
阅读提示:Section 2.6.4 细胞活力
免疫原性
PBMC供体来源,siRNA剂量,处理时间,阳性对照
阅读提示:Section 2.6.5 趋化因子和细胞因子阵列
稳定性研究
储存温度,储存时间,取样时间点,检测方法
阅读提示:Section 2.7 稳定性研究