Fosfolipiden kunnen de interactie tussen LNPs en het endosomale membraan aanzienlijk versterken

Het onderzoeksteam gebruikte de FRET-methode (Förster-resonantie-energieoverdracht) om de invloed van het fosfolipidegehalte op de interactie tussen LNPs en het endosomale membraan te evalueren. De resultaten toonden aan dat de toevoeging van fosfolipiden, afhankelijk van de formulering, de fusie met het endosomale membraan aanzienlijk versterkte.

Fosfolipiden kunnen de in-vitro-celtransfectie-efficiëntie van LNPs verbeteren

Het onderzoeksteam transfereerde luciferase-mRNA naar HEK293- en Hela-cellen met LNPs met verschillende fosfolipidegehalten. Door de gemiddelde lichtintensiteit te meten, werd de luciferase-activiteit bepaald, wat een kwantitatieve weergave geeft van de endosomaire ontsnapping en de expressie van het mRNA in de cellen. De resultaten lieten zien dat LNPs zonder fosfolipiden een lagere transfectie-efficiëntie hadden, terwijl deze efficiëntie aanzienlijk toenam naarmate het fosfolipidegehalte steeg.

Afbeelding 3: Vergelijking van de transfectie-efficiëntie van LNPs met verschillende fosfolipidegehalten in Hela-cellen [1]

Fosfolipiden kunnen de mRNA-aanvoer-efficiëntie van SORT-LNPs in vivo versterken

Het onderzoeksteam injecteerde LNPs met menselijk erytropoïetine-mRNA en verschillende fosfolipidegehalten in C57BL/6-muizen van 6 tot 8 weken oud, en evalueerde dit door de hoeveelheid eiwit die door de getransfecteerde cellen werd afgescheiden te meten. De resultaten toonden aan dat een hoger fosfolipidegehalte in de LNPs de transfectie-efficiëntie verhoogde. Het is belangrijk op te merken dat de optimale verhouding van fosfolipiden afhankelijk is van de formulering.

Afbeelding 4: Vergelijking van de mRNA-expressie na transfectie in vivo door LNPs met verschillende fosfolipidegehalten [1]

Het fosfolipidegehalte beïnvloedt de vorm van LNPs

Het onderzoeksteam maakte gebruik van cryo-elektronenmicroscopie om duidelijk te maken hoe fosfolipiden de nanoschaalstructuur van LNP’s hervormen.

Afbeelding 5: Cryo-elektronenmicroscopische afbeeldingen van LNP’s met verschillende fosfolipidegehalten [1]

In de lever-SORT-LNPs leidde de accumulatie van fosfolipiden tot de vorming van een halfgeordende lipidekern; deze naar buiten uitstekende structuur kan wijzen op een hogere fusieactiviteit van de LNP.

In de long-SORT-LNPs zorgde een verhoogd fosfolipidegehalte voor een overgang van een ongeordende enkelvoudige laag naar een meerlagige blaasstructuur, wat mogelijk de blootstelling van de SORT-lipiden aan het oppervlak van de deeltjes beïnvloedt.

In de milt-SORT-LNPs waren de randen van de deeltjes scherp en onregelmatig bij een fosfolipidegehalte van 0%, terwijl de toevoeging van fosfolipiden hun vorm regelmatiger en ronder maakte, waardoor de stabiliteit van het membraan werd vergroot.

Samenvatting

Dit onderzoek heeft de industrie’s perceptie veranderd over de rol van fosfolipiden in geavanceerde LNP‑leveringssystemen. Fosfolipiden zijn niet alleen “hulpstoffen” die de structurele stabiliteit waarborgen, maar ook multifunctionele “moleculaire roerders” die de dynamiek van membranefusie, de efficiëntie van endosomaire ontsnapping, celopname, de nanoschaalstructuur en uiteindelijk de orgaan‑gerichte specificiteit van LNPs regelen. Dit onderzoek suggereert dat bij het ontwerpen van de volgende generatie LNPs fosfolipiden moeten worden beschouwd als een cruciaal functioneel ontwerp‑parameter, en niet als een passief structureel bestanddeel. Naarmate ons begrip van de interacties tussen lipiden verdiept, zal de “op maat gemaakte” organ‑specifieke LNP‑therapie sneller van een visie naar de realiteit evolueren.

Referenties:

[1] Guerrero, Erick D et al. “Onderzoek naar de functionele bijdragen van fosfolipiden in selectief orgaan‑gerichte lipidennanodeeltjes.” Biomaterials, vol. 326 (2026): 123671.

Aanvullende lectuur

Guangzhou Baiyunshan Hanfang Modern Pharmaceutical is toegewijd aan het bieden van end-to-end ondersteuning – van bewezen hulpstoffen tot innovatieve kandidaatmaterialen – voor de ontwikkeling van vetemulsies, LNP’s en liposomaal geneesmiddelproducten wereldwijd, en draagt zo bij aan technologische doorbraken en industriële groei in de biogeneeskunde!

Tabel 1: Een selectie van de bedrijfsproducten voor injectie met lipiden