IF=21.8 | 源井 EGFP 细胞助力磁响应 LNP 实现 mRNA 快速递送，提升超33倍！

引言

传统 mRNA 递送系统通常需数小时才能实现高效细胞内吞，未被内吞的 mRNA 载体会随时间降解。南方科技大学李斌教授团队在Advanced Composites and Hybrid Materials（IF=21.8） 发表研究，构建了磁响应脂质纳米粒（MrLNPs）递送平台，借助外磁场刺激实现 mRNA 快速递送， 体内递送效率较传统非磁性 LNP 提升超 33 倍， 为需即时蛋白表达的急性重症疾病提供新型递送策略。源井生物为该研究提供 稳定表达EGFP的人胚肾细胞(293T-EGFP) 助力验证 MrLNPs 对CRISPR-Cas9 mRNA + sgRNA的共递送与功能性基因敲除能力。

研究背景

mRNA 疗法设计性强、无基因组整合风险，是疾病防治的潜力方向，但安全高效的胞内递送是核心难题。脂质纳米粒（LNP）是主流非病毒 mRNA 递送载体，已应用于新冠 mRNA 疫苗，然而传统 LNP 介导的 mRNA 内吞耗时长，制约递送效率。磁性纳米粒（MNP）具备磁响应特性，可实现药物靶向与快速递送，但在体内 mRNA 递送中的应用仍未被充分探索。

研究目的

构建磁响应脂质纳米粒（MrLNPs），验证其理化特性与磁响应性能。证实 MrLNPs 对多种 mRNA、不同细胞类型的广谱递送适用性。评估 MrLNPs 在体外与体内的快速 mRNA 递送效率、蛋白表达水平及生物安全性。探索 MrLNPs 介导 mRNA 快速内吞的胞内转运机制与应用潜力。

研究路线

• 合成新型可电离脂质 CF3-3N6-UC18，制备 mRNA-LNP，通过静电作用结合寡聚磁珠构建 MrLNPs。
• 优化 mRNA 与磁珠比例、混合方式、静置时间，确定 MrLNPs 最优制备参数。
• 表征 MrLNPs 粒径、电位、形貌及磁响应性能，验证磁靶向递送与分选能力。
• 体外验证 MrLNPs 对多种 mRNA、多细胞系及 3D 细胞的递送效果，评估基因编辑与基因沉默效率。
• 探究 MrLNPs 细胞内吞途径与内体逃逸能力，检测体外生物相容性。
• 体内评估 MrLNPs 在磁场刺激下的 mRNA 递送效率、组织分布与生物安全性。

主要结果

1. CF3-3N6-UC18 MrLNPs 的制备、优化与表征

研究先合成新型可电离脂质 CF3-3N6-UC18，其体内 mRNA 递送效率较前期 CF3-2N6-UC18 提升一个数量级，通过高分辨质谱与核磁共振波谱确证化学结构；再将 mRNA 包载于 CF3-3N6-UC18 LNP，借助静电作用将寡聚（dT）25 磁珠吸附至 LNP 表面，成功构建磁响应脂质纳米粒 MrLNPs。

图1.用于mRNA递送的CF3-3N6-UC18 MrLNPs的构建。

以 mRNA 转染效率为指标，分步优化 mRNA 与磁珠质量比、混合方式、混合后静置时间，结果显示 mRNA 与磁珠质量比 1:25、剧烈移液混合、静置 5 分钟为最优条件，该参数下 MrLNPs 在磁场作用下可实现 mRNA 快速递送，无磁场时递送效率与传统 LNP 无显著差异。

图2.MrLNPs制备参数的优化

动态光散射与扫描电镜结果显示，磁珠易聚集，与 LNP 结合后分散性改善；电位检测证实带正电的 LNP 与带负电的磁珠通过静电作用结合，MrLNPs 电位为 25.1 mV；琼脂糖凝胶电泳验证 MrLNPs 可有效包载 mRNA 且具备磁响应性，同时实现磁靶向选择性细胞递送与转染细胞分选。

图3.MrLNPs的物理化学表征与磁功能特性。

2. MrLNPs 体外 mRNA 广谱递送能力验证

磁场刺激 20 分钟即可实现高效 mRNA 递送，饱和递送效果在 20 分钟达成；MrLNPs 递送 FLuc mRNA、GLuc mRNA、sFlt-1 mRNA 的效率分别较传统 LNP 提升 6.6 倍、2.4 倍、5.3 倍；共递送 CRISPR-Cas9 mRNA 与 sgRNA 可高效敲低 eGFP 表达，递送 FLuc siRNA 的基因沉默效率较传统 LNP 高 26.7 倍；该平台可高效递送 mRNA 至 HeLa、THP-1、NIH/3T3、MC38 等多种细胞系，也能穿透 3D 细胞结构实现全层 mRNA 表达，且适配 TT3 LNP、qtB-UC18 LNP 等多种 LNP 体系，具备广谱适用性。

图4.由MrLNPs介导的细胞内mRNA递送。

3. MrLNPs 胞内转运与体外生物相容性

荧光成像显示，磁场刺激下 MrLNPs 20 分钟内吞效率远超传统 LNP 6 小时内吞效果， 内吞途径以巨胞饮为主 ，网格蛋白与小窝介导的内吞作用占比降低；共定位实验证实 MrLNPs 可高效实现 mRNA 内体逃逸，释放至胞质完成翻译；高剂量 mRNA 递送时，MrLNPs 递送效率显著高于传统 LNP 且细胞毒性更低，有效 mRNA 剂量下对 293T、HeLa 细胞无明显毒性。

图5. MrLNPs的细胞摄取、细胞内运输及生物相容性。

4. MrLNPs的体内递送效力与安全性

选用 N42 强磁进行体内实验，小鼠腹腔注射 MrLNPs 并施加外磁场， 30 分钟内生物发光信号较传统 LNP 组提升 33.4 倍； 离体组织成像显示，肝脏、脾脏、肺、胰腺等组织的蛋白表达分别提升 20.5 倍、44.3 倍、5.4 倍、33.8 倍，心脏、肾脏等难靶向器官也实现 2.4 倍的递送效率提升；体内安全性检测显示，MrLNPs 不影响小鼠肝肾功能，主要脏器无病理损伤，生物安全性良好。

图6.通过MrLNPs实现的体内快速mRNA递送。

研究意义与创新点

首次构建磁响应脂质纳米粒 MrLNPs，突破传统 mRNA 递送耗时长的瓶颈， 实现20 分钟快速内吞与体内超 33 倍递送效率提升。 兼具广谱递送适用性、磁靶向分选能力与良好生物相容性，适配 mRNA、CRISPR-Cas9 mRNA+sgRNA、siRNA 等多种核酸，覆盖多细胞系与 3D 培养体系。为急性重症疾病的即时蛋白表达治疗提供新型递送平台，拓展 mRNA 纳米药物的临床转化场景。

文章小结

本研究成功开发磁响应脂质纳米粒 MrLNPs，通过外磁场刺激实现 mRNA 体内外快速递送与高效蛋白表达，明确其最优制备参数、胞内转运机制与体内分布特征，证实该平台高效、安全、广谱的递送优势。MrLNPs 为 mRNA 疗法的快速递送提供全新策略，在急性疾病治疗、基因编辑、疫苗递送等领域具备重要转化价值。

源井生物提供的支持

在本研究中，源井生物提供稳定表达EGFP的人胚肾细胞(293T-EGFP)作为基因编辑效率的可视化、定量检测模型，用于验证 MrLNPs 对CRISPR-Cas9 mRNA + sgRNA的共递送与功能性基因敲除能力。

源井生物所提供的EGFP稳转细胞株代次低、活性高、状态好，采用慢病毒法构建，能稳定表达EGFP荧光蛋白，可用来完成药物的高通量筛选及体内荧光示踪，稳转细胞株构建等实验。欢迎咨询获取研究同款EGFP细胞！

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