一种中心可降解的mRNA脂质体纳米粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种中心可降解的mRNA脂质体纳米粒子及其制备方法和应用，涉及新材料及生物技术领域，脂质体具体是由中心可降解的可电离脂质、磷脂、胆固醇、聚乙二醇脂质四组分以20/10/30/1摩尔比组成。中心可降解的可电离脂质结构通式如下所示，本发明专利技术的优点是:通过在可电离脂质的氨基核心结构中引入刺激响应基团，有效提升了脂质体纳米粒子在细胞内的内涵体逃逸效率，使mRNA得以释放、表达，展现出极高的转染效率。通过改变氨基核心结构、疏水尾部以及四组分比例，能够实现将mRNA靶向递送至小鼠肝脏，脾脏，肺部，次级淋巴系统、血液以及肿瘤，拓展了脂质体在非病毒基因载体方面的应用。毒基因载体方面的应用。毒基因载体方面的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种中心可降解的mRNA脂质体纳米粒子及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及新材料及生物
，具体涉及一种具有不同器官靶向性中心可降解的mRNA脂质体纳米粒子及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]基因治疗是指通过特定的方法将功能性核酸分子递送至靶细胞,提供、纠正或补偿相关致病基因，在多种疾病中具有广泛应用。其中，由于信使RNA(mRNA)只需要到达细胞质就能产生功能蛋白，相对于DNA治疗方案降低了插入突变的风险，而且具有更高的转染效率，因此在由异常蛋白表达引起的许多疾病的治疗上吸引了研究者们的极大关注。但是，单独的mRNA是一条长链柔性分子，会被血液循环中核酸酶所降解，极其不稳定；且mRNA自身带负电荷，导致其不容易穿过细胞膜进入特定细胞内。因此，开发安全高效的mRNA载体具有十分重要的意义。
[0003]相对于病毒载体，非病毒载体具有安全，易制备，低免疫原性等优点。其中，已有多种脂质纳米颗粒(LNPs)被用于mRNA的体内传递。尽管脂质体纳米粒子在多种药物递送方面已经取得了重大进展，但将治疗性mRNA递送至特定的靶向器官，高效地产生功能性蛋白，依旧是令人兴奋的挑战。
[0004]mRNA脂质体纳米粒子是由可电离阳离子脂质、磷脂、胆固醇和聚乙二醇脂质组成，每个组分都在mRNA的高效传递和稳定性中发挥着重要作用。可电离脂质是在低pH值下通过静电作用与带负电荷mRNA结合的关键成分，而且在内吞与内涵体逃逸过程都发挥着重要作用。而内体逃逸环节仍然是影响mRNA转染效率的关键障碍，提高内涵体逃逸效率对于提高mRNA转染具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述存在的问题,提供一种能够将mRNA靶向递送至多种不同器官的中心可降解mRNA脂质体纳米粒子的制备方法与应用。首先合成一种中心可降解的可电离脂质，辅以磷脂，胆固醇与聚乙二醇脂质四组分混合，制备中心可降解脂质体纳米粒子，以极低的剂量，超高的转染效率，将mRNA递送至靶向器官，有望应用于临床治疗；提供该中心可降解的可电离脂质的制备；提供中心可降解脂质体纳米粒子的制备与应用。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种中心可降解的可电离脂质，其特征在于由中心可降解氨基核心和疏水尾部组成，其结构式如下所示：
[0008][0009]其中：中心可降解氨基核心由线性氨基结构，支化氨基结构或者多氮环类结构与二硫键或缩硫酮结构等刺激响应单元两部分构成；同时，多氮类结构可以作为配位单元与配位金属形成金属配位结构，配位金属为：锌、钙、镁、铝、铁、铜、钆或铕；疏水尾部由线性或支化烷基链组成，主碳原子个数为4
‑
16，支链碳原子个数为0
‑
8，疏水尾部不饱和度为0
‑
6。
[0010]一种具有不同器官靶向性中心可降解mRNA脂质体纳米粒子，由中心可降解的可电离脂质、磷脂、胆固醇、聚乙二醇脂质组成；其中：中心可降解的可电离脂质为上述可电离脂质；磷脂为1,2
‑
二油酰
‑
SN
‑
甘油
‑3‑
磷酰乙醇胺(DOPE)、1,2
‑
二油酰基
‑
sn
‑
甘油
‑3‑
磷酸胆(DOPC)或者二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)；聚乙二醇脂质为二肉豆蔻酰甘油
‑
聚乙二醇2000(DMG
‑
PEG2000)或者二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺
‑
聚乙二醇2000(DSPE
‑
PEG2000)，可电离脂质、磷脂、胆固醇、聚乙二醇脂质四组分以15/15/20/1、15/15/25/1、15/15/28/1、15/15/20/1.5、15/15/25/1.5、15/15/28/1.5、15/15/30/1.5或15/15/30/2摩尔比组成。
[0011]一种中心可降解的可电离脂质的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
[0012]1)将响应刺激单元与疏水尾部以摩尔比1:1溶解于溶剂中，在温度为60
‑
80℃下反应12
‑
24h，旋蒸除去溶剂，产物用柱层析纯化，得到含有响应刺激单元的疏水尾部；
[0013]2)将中心可降解氨基核心与上述含有响应刺激单元的疏水尾部以摩尔比1:2
‑
6溶解于溶剂中，在温度为50
‑
80℃下反应12
‑
24h，旋蒸除去溶剂，产物用柱层析纯化，得到中心可降解的可电离脂质。
[0014]一种具有不同器官靶向性中心可降解mRNA脂质体纳米粒子的制备方法，其特征在于包括如步骤：
[0015]1)将摩尔比为15/15/20/1、15/15/25/1、15/15/28/1、15/15/20/1.5、15/15/25/1.5、15/15/28/1.5、15/15/30/1.5或15/15/30/2的中心可降解的可电离脂质、DOPE、胆固醇和DMG
‑
PEG2000用乙醇溶解；
[0016]2)将适量mRNA溶解于酸性缓冲液，与上述混合乙醇溶液以3:1，进行混合，制备成纳米粒子溶液；
[0017]3)将纳米粒子溶液适用3.5kDa MWCO透析杯在pH＝7.4的PBS缓冲液透析2小时，得到粒径为90
‑
150nm的中心可降解mRNA脂质体纳米粒子。
[0018]一种具有不同器官靶向性中心可降解mRNA脂质体纳米粒子的应用，其特征在于用于非病毒基因载体，方法如下：
[0019]将按照上述方法制备载有mRNA、siRNA或DNA的中心可降解纳米粒子，加入细胞汇合度为70
‑
80％的96孔板，每孔用量5ng，在37℃，5％CO2条件下培养24小时，进行目的基因转染表达。该纳米粒子不仅用于转染常规无限增殖细胞系，还可以转染难转染的细胞系，如干细胞、原代细胞等。
[0020]一种具有肝脏靶向中心可降解mRNA脂质体纳米粒子的应用，其特征在于靶向递送
mRNA至小鼠肝脏以及相关传感或治疗的应用：
[0021]将按照上述方法制备肝脏靶向中心可降解mRNA脂质体纳米粒子，如4A3
‑
SCC
‑
PH，通过尾静脉或内眦静脉注射的方法，以0.025
‑
0.3mg/kg的剂量，注射至小鼠体内，4
‑
12小时后，根据选择的mRNA种类进行传感或者治疗应用。
[0022]一种具有脾脏靶向中心可降解mRNA脂质体纳米粒子的应用，其特征在于用于靶向递送mRNA至小鼠次级淋巴系统以及相关传感或治疗的应用，方法如下：
[0023]将按照上述方法制备脾脏靶向中心可降解mRNA脂质体纳米粒子，如4A3
‑
SCC
‑
14，通过尾静脉或内眦静脉注射的方法，以0.025
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中心可降解的可电离脂质，其特征在于，由中心可降解氨基核心和疏水尾部组成，其结构式如下所示：其中：中心可降解氨基核心由线性氨基结构、支化氨基结构或者含氮杂环类结构与二硫键或缩硫酮结构刺激响应单元两部分构成；同时，含氮杂环类结构可以作为配位单元与配位金属形成金属配位结构，配位金属为：锌、钙、镁、铝、铁、铜、钆或铕；疏水尾部由线性或支化烷基链组成，主碳原子个数为4
‑
16，支链碳原子个数为0
‑
8，疏水尾部不饱和度为0
‑
6。2.一种中心可降解mRNA脂质体纳米粒子，其特征在于由中心可降解的可电离脂质、磷脂、胆固醇、聚乙二醇脂质组成，其中:中心可降解的可电离脂质为权利要求1中所述的可电离脂质；磷脂为1,2
‑
二油酰
‑
SN
‑
甘油
‑3‑
磷酰乙醇胺(DOPE)、1,2
‑
二油酰基
‑
sn
‑
甘油
‑3‑
磷酸胆(DOPC)或者二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)；聚乙二醇脂质为二肉豆蔻酰甘油
‑
聚乙二醇2000(DMG
‑
PEG2000)或者二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺
‑
聚乙二醇2000(DSPE
‑
PEG2000)，可电离脂质、磷脂、胆固醇、聚乙二醇脂质四组分以15/15/20/1、15/15/25/1、15/15/28/1、15/15/20/1.5、15/15/25/1.5、15/15/28/1.5、15/15/30/1.5或15/15/30/2摩尔比组成。3.一种权利要求1所述的中心可降解的可电离脂质的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将响应刺激单元与疏水尾部以摩尔比1:1溶解于溶剂中，在温度为60
‑
80℃下反应12
‑
24h，旋蒸除去溶剂，产物用柱层析纯化，得到含有响应刺激单元的疏水尾部；2)将中心可降解氨基核心与上述含有响应刺激单元的疏水尾部以摩尔比1:2
‑
6溶解于溶剂中，在温度为50
‑
80℃下反应12
‑
24h，旋蒸除去溶剂，产物用柱层析纯化，得到中心可降解的可电离脂质。4.一种权利要求2所述的中心可降解mRNA脂质体纳米粒子的制备方法，其特征在于包括如步骤：1)将摩尔比为15/15/20/1、15/15/25/1、15/15/28/1、15/15/20/1.5、15/15/25/1.5、15/15/28/1.5、15/15/30/1.5或15/15/30/2的中心可降解的可电离脂质、DOPE、胆固醇和DMG
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PEG2000用乙醇溶解；2)将适量mRNA溶解于酸性缓冲液，与上述混合乙醇溶液以3:1，进行混合，制备成纳米粒子溶液；3)将纳米粒子溶液适用3.5kDaMWCO透析杯在pH＝7.4的PBS缓冲液透析2小时，得到粒径为90
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150nm的中心可降解mRNA脂质体纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊虎，陈兆明，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：