分享一篇发表在JACS上的文章，题目为 “Strain-Promoted mRNA Transdermal Delivery by Lipoic Lipid Nanoparticles for Therapeutic Skin Genome Editing”，通讯作者是来自浙江大学的平渊教授以及来自中山大学的刘志佳老师，他们的主要研究方向是药物递送、生物材料、基因编辑等。

脂质纳米颗粒（LNP）─ mRNA制剂有着广泛的生物医学应用，包括疫苗研发、癌症免疫疗法和基因组编辑等等。然而该技术主要存在以下三点局限性：1. 由于LNP的内在免疫佐剂特性，LNP-mRNA制剂主要在疫苗开发中进行探索，这可能不利于其他疾病的治疗应用；2. LNP可能引发严重的炎症反应，造成组织损伤；3. mRNA翻译过程会产生活性氧（ROS），进而降低mRNA的翻译效率，影响治疗效果。

本文中，作者创新性地开发了一种新的基于硫辛酸的可电离脂质，可以有效清除mRNA翻译过程中产生的ROS，并最大限度地减少传统LNP-mRNA的副作用。基于硫辛酸的 LNP 平台能够高效、局部地透皮递送 CRISPR-Cas9 mRNA/sgRNA，从而为银屑病提供协同基因组编辑治疗方法。

硫辛酸（LA）是参与人体代谢过程的重要辅酶，其化学结构中具有高电子密度的五元环分子内二硫键，赋予其卓越的亲电性和与自由基反应的能力。此外，硫辛酸还因其优异的生物相容性和通过其羧酸基团进行化学修饰的潜力而受到广泛应用。

作者首先对硫辛酸衍生的LNP进行了理性的设计、合成和筛选，采用了组合化学方法，特别是基于 Ugi 的四组分反应（Ugi-4CR）来设计和合成基于硫辛酸的可电离脂质库。在该策略中作者将可电离脂质的结构解构为四个组分：胺头基、脂质尾A、脂质尾D和硫辛酸帽基团，通过“一锅”方法合成该可电离脂质库。随后，合成的 100 种可电离脂质与胆固醇、DOPE、DMG-PEG2000以及萤火虫荧光素酶 mRNA（fLuc）混合，遵循标准LNP配方进行配制。作者随后在HaCaT细胞中通过测量荧光强度评估这些LNP的mRNA转染效率，结果显示LA-A2B2CD3表现最佳。

接下来，作者评估了LA-A2B2CD3 LNP在体外清除 2,2′-联氮基双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）自由基阳离子（ABTS+•）和羟基自由基（•OH）活性的能力，结果显示ROS水平呈剂量依赖性下降。这主要归因于硫辛酸部分的二硫键能与广谱氧化剂反应。

接下来，作者评估了氧化应激下LA-A2B2CD3 LNP的细胞保护作用和对细胞内ROS清除能力。作者使用H2O2诱导HaCaT细胞模拟氧化应激，和常规的LNP相比，LA-A2B2CD3 LNP使细胞保持了70%以上的活力，说明 LA-A2B2CD3 LNP的强大抗氧化活性和细胞保护作用。与此同时作者发现用 LA-A2B2CD3 LNP 治疗显着降低了炎症标志物。

最后作者还将LA-A2B2CD3 LNPs应用于基因组编辑，通过LNPs将Cas9 mRNA和sgRNA递送至细胞中，从而在靶位点进行基因组编辑，可通过与基因组编辑的indel（插入和缺失）频率成比例的荧光素酶强度进行定量测定。作者将该方法应用到治疗炎症性皮肤病中，取得了良好的效果。

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总而言之，作者开发了一种新的基于硫辛酸的可电离脂质，可以有效清除mRNA翻译过程中产生的ROS，并最大限度地减少传统LNP-mRNA的副作用。基于硫辛酸的 LNP 平台能够高效、局部地透皮递送 CRISPR-Cas9 mRNA/sgRNA，从而为银屑病提供协同基因组编辑治疗方法。

本文作者：TZM

责任编辑：TZS

DOI：10.1021/jacs.5c08376

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c08376