使用小角度X射线散射来关联带有寡核酸的脂质纳米颗粒的结构和基因沉默活性
Michal Hammel1, Yuchen Fan2, Apoorva Sarode2
1Molecular Biophysics and Integrated Bioimaging Division, Lawrence Berkeley National Lab, Berkeley, California 94020, United States.
ACS nano
|June 6, 2023
概括
脂质纳米颗粒 (LNP) 中的聚乙烯糖醇脂 (PEG-脂质) 通过改变内部结构来影响基因沉默. 较低的无序相对有序相的比率预测了核酸治疗的增强基因淘汰效率.
科学领域:
- 生物技术和制药科学 生物技术和制药科学
- 纳米医学和药物输送
背景情况:
- 脂质纳米颗粒 (LNP) 对于核酸治疗药物供应至关重要,有三种FDA批准的产品.
- 了解LNP的结构-活性关系 (SAR) 对于优化治疗性能至关重要.
- 聚乙烯甘醇脂质 (PEG脂质) 是影响LNP大小和性能的关键成分.
研究的目的:
- 调查PEG脂质如何改变反感性寡核酸 (ASO) 载荷的LNP的内部组织.
- 建立LNP核心结构和基因沉默活动之间的预测关系.
- 开发一种高通量选方法,以优化LNP配方.
主要方法:
- 开发了一种高通量选方法,集成自动LNP配方,小角度X射线散射 (SAXS) 和体外mRNA敲击试验.
- 根据不同类型和度的PEG-脂质选了54种ASO-LNP配方.
- 使用冷电子显微镜 (cryo-EM) 来阐明代表性LNP配方的结构.
主要成果:
- PEG脂质显著改变ASO载荷的LNP的核心组织,影响基因沉默.
- 在LNP核心中的无序与有序的倒立六角相的比率预测了体外基因沉默的有效性.
- 较低的无序/有序相比与更强的基因淘汰相关.
结论:
- 由PEG脂质调节的LNP的内部结构组织是基因沉默活动的关键决定因素.
- 建立了一个定量结构-活性关系,将核心阶段比率与敲击效率联系起来.
- 开发的选方法可以快速优化用于核酸治疗的LNP配方.
