陽離子磷脂結(jié)構(gòu)及作用
而LNP之所以可以作為遞送mRNA的首選載體，首要原因就是得益于構(gòu)建LNP時(shí)所使用的陽離子磷脂或可電離磷脂。因?yàn)樵诮M裝過程下，陽離子磷脂或可電離磷脂中帶正電的頭部基團(tuán)可以與帶負(fù)電的RNA磷酸骨干相互作用，通過靜電吸附達(dá)到包載的目的。那么各種不同的陽離子磷脂其結(jié)構(gòu)上又有什么相似和不同之處呢，今天小編就帶大家了解一下。
早在1987年，研究者們就合成出了一種用于體外基因遞送的陽離子磷脂DOTMA，用其制成的脂質(zhì)體遞送質(zhì)粒DNA，包封率可達(dá)將近100%。后續(xù)大家熟悉的Lipofection體外轉(zhuǎn)染試劑就是在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的。圖1中即為DOTMA的組成結(jié)構(gòu)，可以看到其主要是由一個(gè)陽離子或可電離的頭部基團(tuán)、連接基團(tuán)及疏水尾部組成。而且我們也可以根據(jù)3個(gè)組成基團(tuán)的不同來區(qū)分不同的陽離子磷脂衍生物。
圖1. 陽離子磷脂DOTMA的化學(xué)結(jié)構(gòu)和相關(guān)磷脂衍生物的結(jié)構(gòu)組成
首先，不同的疏水尾部結(jié)構(gòu)可以影響磷脂的pKa值、親脂性、相轉(zhuǎn)變溫度等，膽固醇衍生物或碳?xì)浠衔镦�，甚至生育酚衍生物都可以作為脂類的疏水部分。烴尾一般在8~18個(gè)碳單元之間，可具有不同的不飽和度，同時(shí)沒有對(duì)稱性的要求。而且在某些配方中加入不飽和脂肪酸作為脂尾可以提高輸送效率，這可能是由于它們的轉(zhuǎn)變溫度較低以及它們對(duì)提高膜流動(dòng)性的影響。而常用的連接基團(tuán)包括醚和酯、磷酸鹽或膦酸酯連接基團(tuán)、甘油型基團(tuán)或多肽。氨基甲酸酯和酰胺也經(jīng)常被用作連接基團(tuán)，因?yàn)樗鼈兌际腔瘜W(xué)穩(wěn)定和可生物降解的。酯和醚是化學(xué)穩(wěn)定的可選連接基團(tuán)。連接基團(tuán)是可調(diào)節(jié)的，因?yàn)樗鼈冏銐蚍�(wěn)定，具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性，但可以在目標(biāo)位點(diǎn)迅速降解，以促進(jìn)RNA有效載荷的釋放。而最主要的頭部基團(tuán)則可以是季銨鹽、胍基、咪唑鎓鹽、吡啶鹽等結(jié)構(gòu)組成的陽離子磷脂，或是由伯胺和仲胺磷脂、叔胺基磷脂等組成的可電離磷脂，亦或是可由陽離子和陰離子基團(tuán)共價(jià)連接組成的兩性離子脂質(zhì)。
隨著研究的不斷發(fā)展，越來越多的陽離子磷脂或可電離磷脂不斷涌現(xiàn)，不斷改善其在RNA遞送上的各種問題，未來隨著mRNA疫苗等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步普及，相信也會(huì)有更多的磷脂種類供研究者們選擇。
參考文獻(xiàn)：
1. Felgner, P. L., et al. Lipofection: a Highly Efficient, Lipid-Mediated DNA-Transfection Procedure. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1987, 84, 7413−7417.
2. Yuebao Zhang., et al. Lipids and Lipid Derivatives for RNA Delivery. Chem. Rev. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00244
3. Mahato, R. I. Water Insoluble and Soluble Lipids for Gene Delivery. Adv. Drug Delivery Rev. 2005, 57, 699−712.
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