研究背景

脂质纳米颗粒是目前最先进的mRNA递送平台，尤其在mRNA疫苗中表现突出。传统LNP内体逃逸效率低（<10%的mRNA能进入细胞质），在复杂疾病环境中同样难以实现mRNA有效的传递，如肿瘤微环境。肿瘤的特征是遗传异质性、适应性耐药机制和免疫抑制微环境，单一的治疗策略已不足以应对这样复杂的环境。为实现最佳的治疗效果，组合方案是一个非常可取的策略。

文章概述

近日，深圳湾实验室李茂课题组和哈工大杨奎琨课题组在SMALL上发表了题为《Prodrug-Doped ROS-Responsive Lipid Nanoparticle for Enhanced mRNA Delivery and Synergistic Anti-Tumor Therapy》，提出了一种新型的活性氧响应型前药掺杂脂质纳米颗粒，用于增强mRNA递送并实现协同抗肿瘤治疗。该研究设计并合成了一种ROS响应的前药PEG-CPT，将其掺杂到临床已批准的LNP中，构建了LNP-Pro。LNP-Pro 具有以下多重功能：

（1）增强LNP内体逃逸以提高mRNA的递送效率；

（2）在肿瘤细胞内LNP响应ROS释放化疗药物CPT；

（3）实现了mRNA治疗与化疗的共同抗肿瘤效应。

研究内容

图1：LNP-Pro的构建与递送效率验证

首先披露了LNP-Pro中PEG-CPT前药的化学式及其掺入传统LNP中的比例。文中系统表征了纳米颗粒的物理性质，并在多种细胞模型和不同LNP体系中测试了mRNA递送效率。实验结果表明ROS响应性前药PEG-CPT掺入临床批准的SM102 LNP配方，不影响纳米颗粒稳定性且显著增强其在多种细胞系中的mRNA递送效率。

图2：增强的内体逃逸机制探究

接着作者通过细胞摄取途径抑制、溶酶体共定位和溶血实验，深入探究了LNP-Pro提升递送效率的内在机制。实验结果表明LNP-Pro更依赖dynamin途径内吞并具有更强的内体逃逸能力，揭示了其通过增强内体逃逸效率从而实现高效mRNA胞质递送的机制。

图3：ROS响应性释放与选择性递送

作者接着验证了LNP-Pro在H2O2刺激下释放CPT和mRNA的能力，并比较了其在肿瘤细胞与正常细胞中的递送效果。通过体外ROS（H2O2）刺激释放实验，实现了LNP-Pro在肿瘤高ROS微环境下的可控CPT/mRNA释放，其在高ROS水平的肿瘤细胞中递送效率显著高于正常细胞，展现了良好的肿瘤选择性。

图4：协同抗肿瘤疗效的体内验证

最后，在小鼠肿瘤模型(4T1)中评估了LNP-Pro负载p53 mRNA的抗肿瘤效率，并通过免疫组化分析揭示了协同作用机制。动物实验表明，LNP-Pro实现了mRNA基因治疗与CPT化疗的协同抗肿瘤效应；肿瘤体积抑制与凋亡标志物（p53, Cyc, TUNEL）表达上调，共同表明了该策略能有效诱导肿瘤细胞凋亡并抑制生长。此外还进行了系统的毒理学评估，小鼠体重稳定、组织无损伤及血液指标正常,表明LNP-Pro生物相容性良好、体内安全性高。

研究结论

本研究通过将一种ROS响应的前药PEG-CPT掺杂到临床批准的LNP中，成功构建了一种多功能递送系统—LNP-Pro。LNP-Pro通过增强内体逃逸能力，显著提高了功能性mRNA在细胞质中的递送效率，克服了传统LNP的关键瓶颈。LNP-Pro响应肿瘤微环境高ROS水平，同步释放化疗药物CPT和治疗性mRNA（如p53），在体外和体内模型中均实现了化学治疗与基因治疗的协同作用，有效诱导肿瘤细胞凋亡并抑制肿瘤生长。体内外安全性评估表明，LNP-Pro系统具有良好的生物相容性，未引起显著的全身毒性或组织损伤，展现出潜在的临床转化前景。

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202510759