一文讀懂脂質(zhì)納米顆粒（LNP）的前世今生，從組成、制備到表征全解析！

如果把mRNA比作一封重要的信件，那LNP就是保護這封信件的安全信封+導(dǎo)航GPS+破拆工具的三合一系統(tǒng)。

LNP全稱Lipid Nanoparticle（脂質(zhì)納米顆粒），直徑僅有20-100納米——大約是頭發(fā)絲直徑的千分之一。別看它個頭小，卻是如今基因治療領(lǐng)域炙手可熱的藥物遞送平臺之一。

新冠疫情中，輝瑞-BioNTech和Moderna的mRNA疫苗正是依靠LNP技術(shù)，才得以將編碼新冠病毒刺突蛋白的mRNA安全遞送到人體細胞中，激發(fā)免疫反應(yīng)。不止疫苗，全球首款獲批的siRNA藥物Patisiran（治療遺傳性淀粉樣變性）同樣依賴LNP完成靶向肝臟的精準遞送。

一個標準的LNP由四種脂質(zhì)組分精心配比而成，就像一個配合默契的特種部隊：

在酸性條件下帶正電，能與帶負電的mRNA/siRNA自發(fā)組裝成納米顆粒；到了人體生理pH環(huán)境下又接近中性，避免引發(fā)細胞毒性。這是LNP最核心的功能組分。

填補脂質(zhì)膜之間的空隙，維持LNP的結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性，同時在細胞膜融合過程中發(fā)揮輔助作用。

促進LNP與細胞膜的融合，幫助mRNA從內(nèi)涵體中"逃脫"進入細胞質(zhì)，同時防止制劑儲存期間發(fā)生聚集。

PEG鏈在LNP表面形成水化層，避免被免疫系統(tǒng)過早識別和清除（“隱身”）；同時可以通過調(diào)節(jié)PEG的鏈長和比例，實現(xiàn)對特定器官的靶向遞送。

這四種脂質(zhì)的比例經(jīng)過精確優(yōu)化。例如，臨床LNP制劑中N:P比（可電離脂質(zhì)氮原子與核酸磷酸基團的摩爾比）通常控制在3-6:1之間，脂質(zhì)與核酸的重量比約為10:1。任何一個參數(shù)的偏離都可能影響最終產(chǎn)品的安全性和有效性。

LNP的制備聽起來高深，核心原理其實很簡單：讓脂質(zhì)和核酸在特定條件下“相遇”并自組裝。目前主流的三種制備方法各有優(yōu)劣：

將乙醇脂質(zhì)溶液和水相核酸溶液通過精密芯片進行高速混合。這種方法速度快、重復(fù)性好、批次間差異小，而且可以輕松放大到工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。Moderna和輝瑞的疫苗本質(zhì)上都是用這種方法生產(chǎn)的。缺點是設(shè)備成本較高。

更簡單、更“接地氣”的方法。將乙醇脂質(zhì)混合物緩慢注入水相核酸溶液中，配合磁力攪拌或手動快速混合即可。適合實驗室小規(guī)模制備，但均一性不如微流控，放大生產(chǎn)也較困難。

利用20 kHz以上的高頻聲波在液體中產(chǎn)生空化效應(yīng)，產(chǎn)生局部高溫高壓，將較大的顆粒破碎成納米級粒子。超聲不僅可以控制粒徑、提高封裝效率，還能防止微流控芯片堵塞，提高工藝穩(wěn)定性。

研發(fā)出LNP只是第一步，如何證明它“好用”才是關(guān)鍵。以下是制藥企業(yè)和監(jiān)管機構(gòu)最關(guān)心的九大表征參數(shù)：

面對這么多表征需求，研究人員需要借助各種分析工具。以下是當(dāng)前LNP領(lǐng)域最常用的五大技術(shù)：

SV-AUC基于離心場中顆粒的沉降/上浮行為實現(xiàn)分離分析。由于mRNA密度遠高于脂質(zhì)，滿載mRNA的LNP呈正沉降系數(shù)（下沉），而空顆粒或低載量LNP則呈負沉降系數(shù)（上浮）。通過實時監(jiān)測遷移過程，SV-AUC將傳統(tǒng)模糊的“包封率”轉(zhuǎn)化為清晰的定量分布圖譜，直觀呈現(xiàn)“實心”與“空心”顆粒的相對豐度及工藝均一性。

作為2024年以來備受關(guān)注的新星技術(shù)，SV-AUC不僅可精準區(qū)分空顆粒與載藥顆粒，還能同步測定流體動力學(xué)半徑，計算mRNA載藥比與拷貝數(shù)。其最大優(yōu)勢在于接近生理條件下直接表征，結(jié)果更貼近體內(nèi)真實情況。貝克曼庫爾特生命科學(xué)的Optima AUC平臺是該領(lǐng)域的標桿產(chǎn)品。

唯一能提供近原子分辨率LNP結(jié)構(gòu)圖像的技術(shù)。通過快速冷凍將LNP固定在玻璃態(tài)冰中，保留天然結(jié)構(gòu)。可以直觀看到顆粒的形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但對設(shè)備、操作人員和數(shù)據(jù)分析的要求極高，且無法區(qū)分某些制劑中的空顆粒和載藥顆粒。

單顆粒水平的“CT掃描”。通過多色熒光檢測和重合分析，可以區(qū)分游離mRNA、空LNP和載藥LNP，并精確計算每個顆粒中的mRNA拷貝數(shù)。空間分辨率高，但設(shè)備復(fù)雜、通量有限。

最普及的“入門級”工具。快速、無損、樣品用量少，能快速給出粒徑和PDI。但分辨率有限，無法區(qū)分大小相近的空顆粒和載藥顆粒，且對大顆粒敏感容易掩蓋小顆粒信號。

基于庫爾特原理的高精度技術(shù)。顆粒逐個通過納米級縮窄區(qū)時產(chǎn)生電阻脈沖信號，可實時測定粒徑、濃度和體積，不受樣品折射率和光學(xué)性質(zhì)影響。但孔徑限制了可測粒徑范圍，通量也相對較低。

脂質(zhì)納米顆粒（LNP）作為脂質(zhì)藥物遞送系統(tǒng)的重大進展，已在mRNA疫苗和基因治療領(lǐng)域展現(xiàn)出不可替代的價值。展望未來，LNP技術(shù)正在經(jīng)歷一次革命性的進化。研究人員通過調(diào)整脂質(zhì)結(jié)構(gòu)、PEG密度和表面電荷，已開發(fā)出能夠靶向脾臟、肺部甚至穿越血腦屏障的新一代LNP。更令人矚目的是，LNP與CRISPR基因編輯的融合正在打開全新治療維度——Intellia Therapeutics的NTLA-2001作為首個體內(nèi)CRISPR療法，已成功使用LNP將基因編輯工具遞送至肝臟。這標志著LNP不再只是"送藥"的載體，而是正在進化為精準醫(yī)療的核心基礎(chǔ)設(shè)施。

在這一變革浪潮中，高通量、高精度的表征技術(shù)仍然是推動LNP從實驗室走向臨床的關(guān)鍵。貝克曼庫爾特生命科學(xué)的Optima AUC平臺以高徑向分辨率、優(yōu)異信噪比和多波長檢測能力，在天然無基質(zhì)條件下精準解析LNP的形態(tài)、質(zhì)量、粒徑、異質(zhì)性及mRNA載藥比等核心參數(shù)。當(dāng)LNP技術(shù)不斷突破靶向邊界、與基因編輯深度融合時，貝克曼AUC正以領(lǐng)先的分析能力，為下一代LNP制劑的創(chuàng)新與質(zhì)控提供堅實的技術(shù)基石，持續(xù)賦能精準醫(yī)療的未來。

如需了解更多關(guān)于AUC及LNP表征與定量解決方案的信息，請訪問：beckman.com。