基于mRNA的FRET-FLIM成像平台用于量化脂质纳米粒子内体逃逸和膜损伤

科学领域:

• 生物技术
• 细胞生物学
• 提供药物

背景情况:

• 有效的内体逃生和膜损伤对于mRNA-脂质纳米粒子 (LNP) 传递至关重要,但这些过程的量化很困难.
• 目前的方法缺乏动态分辨率来同时跟踪活细胞中的mRNA释放和内体完整性.

研究的目的:

• 开发和验证一个新的平台,即FRET终身成像用于mRNA-LNP跟踪 (FLINT),用于实时监测mRNA释放动力学和内体损伤.
• 研究LNP组成和内体相互作用对mRNA传递效率的影响.

主要方法:

• 开发了FLINT,这是一个利用mRNA上的二硫化物结合光体的分子内振荡能量转移-光终身成像显微镜 (FRET-FLIM) 平台.
• 利用细胞质和内体之间的差异性谷氨 (GSH) 度进行GSH激活信号放大 (20-50×) 以追踪细胞质mRNA.
• 应用FLINT分析活细胞中的不同LNP配方的mRNA释放和内体损伤.

主要成果:

• 在活细胞中,FLINT成功追踪了mRNA释放和内体损伤的动态.
• 具有逃逸有利脂质的LNP显示出快速的细胞核mRNA释放,而吸收优化的LNP则在内分泌体中积累.
• 在内体损伤和与mRNA表达相关的膜破裂时观察到GSH流入.
• 证明LNP中的脂质组织,与内体损伤一起,影响mRNA传递效率.

结论:

• FLINT提供了一种强大的工具来解开影响LNP交付效率的吸收,逃逸和结构因素.
• 该平台可以在体外和体内进行机械研究和优化LNP,以提高mRNA的传递.
• FLINT揭示了LNP,内分体和细胞质mRNA传递之间的复杂相互作用.