RNA疗法在治疗多种疾病方面展现出巨大潜力，涵盖传染病、癌症、免疫紊乱和遗传性疾病等领域。近年来，包括siRNA、适体、反义寡核苷酸、mRNA疫苗以及CRISPR产品在内的多种RNA药物已获美国食品药品监督管理局批准，大量其他疗法也正在临床试验中推进。然而，尽管这些RNA药物在分子层面均为核酸，其物理性质却存在显著差异——从约20个碱基对的siRNA到超过15,000个核苷酸的mRNA，从短线性结构到大型环状形式，每种RNA模态对递送系统都有独特要求。现有的递送平台，尤其是基于小分子的脂质纳米颗粒系统，对化学修饰高度敏感，微小的结构改变即可严重影响其性能，导致功能多样性受限，难以在同一平台内容纳不同治疗性RNA或实现组织特异性靶向。聚合物作为另一类重要的纳米颗粒递送材料，具有独特的物理化学性质和更广阔的工程改造空间，可在分子结构、官能团、电荷、疏水性和尺寸等方面实现精准调控，为RNA递送的复杂需求提供了模块化和可调性的解决方案。
得克萨斯大学西南医学中心Daniel J. Siegwart课题组研究设计了一类可降解的聚合物，通过理性聚合物设计与脂质组分相结合，开发了聚合物-脂质杂化纳米颗粒平台，实现了可编程的RNA包封和可控的器官特异性递送。通过对聚合物侧链官能团、疏水链取代以及纳米颗粒组分进行系统调控，优化的聚合物-脂质杂化纳米颗粒实现了对RNA-纳米颗粒相互作用的调节，显著增强了包括mRNA、siRNA、circRNA、基因编辑器和疫苗在内的多种RNA载荷向肺、肝和脾脏的递送精准度和效率。该工作通过整合材料设计、分子运输优化和可放大的纳米颗粒合成，为RNA递送的化学工程策略提供了重要进展。相关内容以 " Tunable polymers for polymer–lipid hybrid nanoparticles facilitate controlled organ-selective RNA delivery " 为题，发表在 《Nature Chemical Engineering》 ！
研究团队采用了一种简便且可扩展的合成策略，基于聚酯化和硫醇-烯点击化学制备侧链官能化的聚酯。具体而言，通过三羟甲基丙烷烯丙基醚与辛二酰氯的缩聚反应构建不同长度的聚酯主链，随后通过紫外光诱导的硫醇-烯反应，依次与疏水性烷基硫醇和不同类别的官能团硫醇（包括永久阳离子、永久阴离子或中性可电离基团）进行修饰（图1a）。这种方法具有多重优势：水解不稳定的聚酯主链增强了可降解性和生物相容性；简化的聚合物合成避免了多步单体合成和官能团保护；温和的室温条件实现了高效、可重复和可放大的生产；多样的官能化能力可通过调整硫醇分子的类型和比例轻松调节物理化学性质。这些理性设计的SORT聚合物与可电离脂质、辅助脂质、胆固醇和PEG脂质以不同聚合物-脂质比例配制成杂化纳米颗粒，从而实现组织趋向性的调控（图1b、c）。
图1 | 通过整合理性设计的可调SORT聚合物来工程化PLHNPs，用于多种RNA载荷的器官特异性递送。 a，基于聚酯化和硫醇-烯点击化学，采用简便且可扩展的合成策略制备侧链官能化的聚酯。所得具有不同化学官能团和物理性质的SORT聚合物被配制成PLHNPs，在静脉给药后实现了向肺、肝和脾脏的选择性RNA递送。b、c，PLHNPs通过多维度的系统性体内评估进行优化（b），包括对具有不同物理化学特性的官能侧链进行修饰、调整疏水链取代以及精细调控杂化制剂中聚合物比例，以实现对mRNA、Cas9 mRNA和sgRNA构建体、siRNA以及circRNA等多种RNA载荷的高效和器官选择性递送（c）。
在肺部mRNA递送优化方面，研究团队通过在聚酯PE4K主链上先偶联特定当量的1-辛硫醇，再修饰季铵硫醇，合成了带有永久阳离子侧链的肺靶向SORT聚合物（图2a）。核磁共振分析证实了反应的完全转化和烯丙基的完全消失（图2b）。将不同C8比例的聚合物以1%至20%的摩尔分数掺入常规肝靶向4A3-SC8脂质纳米颗粒后，所有杂化纳米颗粒均表现出约150纳米以下的水合粒径、低于0.2的窄多分散性和高包封效率（图2d、e），证实了聚合物与脂质的成功整合。体内荧光素酶mRNA递送分析表明，聚合物组成和电荷平衡对mRNA递送效率和肺选择性具有关键影响（图2f-l）。当季铵含量较高而烷基链较少时，荧光素酶表达较弱，可能由于过量的正电荷阻碍了mRNA从内体逃逸，或疏水相互作用不足影响纳米颗粒稳定性。而含有较低季铵但较高烷基含量的PE4K-C8-P1制剂则在肺部表现出增强的荧光素酶表达（图2f-h）。当聚合物比例从0%增加至20%时，荧光素酶表达逐渐从肝脏重定向至肺部（图2f-h）。其中，PE4K-0.67C8-P1杂化纳米颗粒表现出最显著的肺靶向趋势（图2g、h、k），表面电荷逐步增加（图2e）。15%和20%的PE4K-0.67C8-P1杂化纳米颗粒实现了最有效的肺部递送（图2g），在相同给药剂量下，mRNA表达水平比脂质-only的肺靶向脂质纳米颗粒（含50% DOTAP）提高了13至26倍（图2h、l），肺选择性超过95%（图2k）。
图2 | PE4K-xC8-P1/4A3-SC8 PLHNPs的合成与体内优化，用于高效的肺选择性mRNA递送。 a，肺靶向SORT聚合物PE4K-xC8-P1的合成，其中x代表烷基链段的摩尔分数。b、c，PE4K首先与特定当量的C8-SH偶联（b），随后剩余烯基与季铵硫醇P1-SH反应（c）。¹H NMR谱证实了C8-SH的逐步定量转化以及剩余烯基与P1-SH的完全反应。d、e，将PE4K-xC8-P1/4A3-SC8 PLHNPs（包封Luc mRNA，0.1 mg kg⁻¹ mRNA）静脉注射至C57BL/6小鼠。动态光散射显示纳米颗粒具有明确的结构和适中的粒径（d），ζ电位随季铵含量增加而升高（e）（每组n=3个独立样品）。f-h，聚合物组成和电荷平衡关键影响mRNA递送效率和肺选择性。热图总结了肺部的Luc活性（f）和相对Luc表达选择性（g）（每组n=2只生物学独立小鼠）。主要器官的代表性生物发光图像（h）清晰显示Luc蛋白表达的分布和转移，图中还展示了脂质-only的4A3-SC8 LNPs和基准肺靶向LNPs（含50% DOTAP）的图像作为对照。f-l，当掺入20% PE4K-xC8-P1时，各器官中Luc表达的百分比（i）和肺部Luc表达的定量（j）显示了x从0.2到0.8变化时的趋势（每组n=4个生物学独立样品）。随着PLHNPs中PE4K-0.67C8-P1聚合物比例从0%增加到20%，主要信号逐渐从肝脏转移至肺部（k），伴随肺部Luc活性的增加（l）（每组n=4个生物学独立样品）。
研究团队进一步将研究扩展至优化脾脏或肝脏特异性递送的杂化纳米颗粒（图3）。通过将PE4K与带负电荷的3-巯基-1-丙磺酸钠偶联，合成了脾脏靶向SORT聚合物（图3a）。系统优化表明，调整杂化制剂中PE4K-C8-NI的比例以及聚合物结构中阴离子NI与疏水C8基团之间的平衡，显著改善了脾脏靶向递送。当PE4K-0.8C8-NI比例从0%增加至10%时，纳米颗粒从中性过渡到更阴离子状态（图3b），有效将荧光素酶表达从肝脏重定向至脾脏（图3c、d）。最优脾脏靶向效率在1-2.5%聚合物掺入时观察到（图3e）。在固定2.5%聚合物掺入条件下，增加C8同时减少NI略微降低了负电荷（图3f），显著增强了脾脏靶向效率和选择性（图3g-i）。对于肝脏靶向，研究团队通过PE4K与2-二乙氨基乙硫醇盐酸盐偶联合成了肝脏靶向SORT聚合物（图3j）。将PE4K-0.8C8-4L比例从0%增加至5%产生了具有近中性表面电荷的稳定纳米颗粒（图3k）。含可电离侧链聚合物的掺入保留了肝趋向性，但在1-5%掺入条件下与脂质-only 4A3-SC8脂质纳米颗粒相比显著提高了肝脏递送效率（图3l-n）。在2.5%聚合物添加条件下，0.8C8表现出最高的效率和特异性（图3o-r）。研究团队还对代表性肺、肝和脾靶向杂化纳米颗粒进行了储存稳定性和血清稳定性系统评估，结果表明其在4°C储存后仍保持理想理化性质和体内递送功效，并在含血清培养基中表现出高胶体稳定性。
图3 | PLHNPs的优化以实现高效和特异的脾脏或肝脏mRNA递送。 a，脾脏靶向SORT聚合物PE4K-xC8-NI的合成，其中x代表烷基链段的摩尔分数。b-e，将PE4K-0.8C8-NI/4A3-SC8 PLHNPs（包封Luc mRNA，0.1 mg kg⁻¹ mRNA）静脉注射至C57BL/6小鼠。随着PE4K-0.8C8-NI比例从0%增加至10%，纳米颗粒表现出明确的结构，从中性过渡到更阴离子状态（b）（每组n=3个独立样品）。主要器官的代表性生物发光图像（c）和各器官中Luc表达的百分比（d）显示了信号从肝脏向脾脏的重定向。在1-2.5% PE4K-0.8C8-NI掺入时观察到最优的脾脏特异性效率（e）。每组n=4个生物学独立样品。f-i，将2.5% PE4K-xC8-NI/4A3-SC8 PLHNPs（包封Luc mRNA，0.1 mg kg⁻¹ mRNA，x值为0.2、0.33、0.5、0.67或0.8）静脉注射至C57BL/6小鼠。纳米颗粒表现出明确的结构并带负电荷（f）（每组n=3个独立样品）。主要器官的代表性生物发光图像（g）、各器官中Luc表达的百分比（h）和脾脏中Luc表达的定量（i）表明，随着x从0.2增加到0.8，脾脏靶向选择性和效率增强。每组n=4个生物学独立样品。j，肝脏靶向SORT聚合物PE4K-xC8-4L的合成，其中x代表烷基链段的摩尔分数。k-n，将PE4K-0.8C8-4L/4A3-SC8 PLHNPs（包封Luc mRNA，0.1 mg kg⁻¹ mRNA）静脉注射至C57BL/6小鼠。将PE4K-0.8C8-4L比例从0%增加至5%产生了具有稳定结构和近中性表面电荷的纳米颗粒（k）（每组n=3个生物学独立样品）。主要器官的代表性生物发光图像（l）、各器官中Luc表达的百分比（m）和肝脏中Luc表达的定量（n）表明，含可电离侧链聚合物的掺入保留了肝趋向性，但在1-5%掺入条件下与脂质-only 4A3-SC8 LNPs相比显著提高了肝脏递送效率。每组n=4个生物学独立样品。o-r，将2.5% PE4K-xC8-4L/4A3-SC8 PLHNPs（包封Luc mRNA，0.1 mg kg⁻¹ mRNA，x值为0.2、0.33、0.5、0.67或0.8）静脉注射至C57BL/6小鼠。纳米颗粒保持了明确的结构和近中性表面电荷（o）（每组n=3个生物学独立样品）。主要器官的代表性生物发光图像（p）、各器官中Luc表达的百分比（q）和肝脏中Luc表达的定量（r）表明，在2.5%聚合物添加条件下0.8C8表现出最高的效率和特异性。每组n=4个生物学独立样品。请注意，各图中4A3-SC8 LNPs（0% SORT聚合物）的图像作为共享对照重复出现，以便于直接比较不同SORT聚合物诱导的组织趋向性变化。
研究团队随后系统考察了SORT聚合物的结构变异对杂化纳米颗粒组织趋向性谱的影响（图4）。首先，通过将C8替换为不同碳数的烷基链（从C2到C14），考察了疏水侧链长度的影响（图4a）。结果表明，无论疏水侧链大小如何，纳米颗粒均保持有效的器官选择性递送，其中中等烷基链长度的聚合物（C6和C8）表现出最高的递送效率和器官选择性（图4c-e）。过短或过长的烷基链会破坏疏水相互作用，影响有序稳定纳米颗粒的形成。其次，研究团队将具有特定结构特征的替代硫醇分子偶联到聚酯主链上，替换P1、4L或NI（图4f）。P2引入了含有替代季铵基团的永久阳离子部分（图4g）；7C含有可电离的七元环而非线性结构（图4h）；N2引入了乙酸根基团，相比磺酸盐是较弱的永久阴离子部分（图4i）。这些杂化纳米颗粒的体内荧光素酶表达谱与P1、4L和NI杂化纳米颗粒观察到的趋势密切吻合（图4g-i）。第三，研究团队将更高分子量的聚酯（PE12K）功能化后与低分子量对应物（PE4K）进行比较（图4j）。结果显示，较长聚合物保持了选择性和高效的器官靶向（图4k），而高分子量聚合物在等比例下侧链数量增加导致递送谱与较短主链相比有所变化（图4l）。最后，研究团队将SORT聚合物与其他类脂质如FDA批准的Onpattro制剂中的MC3进行组合（图4m）。将PE4K-0.8C8-4L掺入MC3脂质纳米颗粒未改变肝趋向性但显著提高了肝脏递送效率；添加PE4K-0.67C8-P1将荧光素酶表达从肝脏重定向至脾脏并最终至肺部；包含PE4K-0.8C8-NI则促进了脾脏靶向递送（图4n-q）。对56种代表性SORT杂化纳米颗粒的表观pKa测定显示，肝靶向杂化纳米颗粒一致表现出6-7的表观pKa，肺靶向为7-8，脾靶向为4-6（图4r），证实SORT聚合物掺入改变了与生物分布直接相关的杂化纳米颗粒电离特性。
图4 | SORT聚合物表现出可调的结构和广泛的制剂兼容性。 a-e，SORT聚合物中疏水烷基侧链长度对体内mRNA递送效率和组织趋向性的影响（0.1 mg kg⁻¹ Luc mRNA，静脉给药，6小时）。具有不同碳数烷基链（CₙH₂ₙ₊₁，n从2到14）的SORT聚合物（a）与4A3-SC8、DOPE、胆固醇和DMG-PEG脂质配制成相应的肺、肝和脾靶向PLHNPs（b）。主要器官的代表性生物发光图像（c）、靶器官中Luc表达的定量（d）和靶器官中Luc表达的百分比（e）表明，无论疏水侧链大小如何，纳米颗粒均保持有效的器官选择性递送，其中中等烷基链长度的聚合物表现出最高的递送效率和器官选择性。每组n=4个生物学独立样品。f-i，在确定的化学类别内修饰具有不同结构特征的官能侧链产生一致的mRNA递送谱（0.1 mg kg⁻¹ Luc mRNA，静脉给药，6小时）。具有P2、7C或N2修饰的SORT聚合物与4A3-SC8、DOPE、胆固醇和DMG-PEG脂质配制成相应的肺、肝和脾靶向PLHNPs（f）。PE4K-0.6C8-P2/4A3-SC8 PLHNPs系统性地将Luc表达转移至肺部（g），PE4K-0.8C8-7C/4A3-SC8 PLHNPs增强了肝脏递送（h），PE4K-0.8C8-N2/4A3-SC8 PLHNPs实现了向脾脏的选择性mRNA递送（i）。j-l，聚合物主链长度对体内mRNA递送效率和组织趋向性的影响（0.1 mg kg⁻¹ Luc mRNA，静脉给药，6小时）。较高分子量的聚酯（PE12K，12,000 g mol⁻¹）经C8和P1、4L或NI官能团功能化后配制成相应的PLHNPs（j）。较长的SORT聚合物保持了选择性和高效的器官靶向（k），与较短主链相比递送谱有所变化（l），这是由于等比例下高分子量聚合物中侧链数量增加所致。每组PE4K为n=4个生物学独立样品，PE12K为n=3个生物学独立样品。m-q，SORT聚合物与其他类脂质如DLin-MC3-DMA（MC3）兼容（0.1 mg kg⁻¹ Luc mRNA，静脉给药，6小时）。SORT聚合物与MC3、DSPC、胆固醇和DMG-PEG脂质以指定摩尔比组合（m）。主要器官的代表性生物发光图像显示，PE4K-0.8C8-4L/MC3 PLHNPs显著提高了肝脏递送效率（n），PE4K-0.6C8-P1/MC3 PLHNPs将Luc表达从肝脏重定向至脾脏并最终至肺部（o），PE4K-0.8C8-NI/MC3 PLHNPs促进了向脾脏的靶向递送（p）。相应器官中Luc表达的定量数据如图所示（q），每组n=4个生物学独立样品。r，掺入SORT聚合物改变了杂化纳米颗粒的整体pKa，这与Luc mRNA组织递送的特异性直接相关。
研究团队利用Cre-LoxP转基因小鼠模型验证了SORT杂化纳米颗粒在特定细胞类型中的转染效率（图5）。尾静脉注射两剂后，仅在肝脏中检测到肝靶向杂化纳米颗粒处理的tdTomato信号，仅在肺部检测到肺靶向杂化纳米颗粒处理的信号（图5b），组织学分析确认了结果（图5c、d）。流式细胞术定量显示，肝靶向杂化纳米颗粒转染了约77%的肝脏总细胞，在主要肝细胞类型中均实现高转染效率，包括88%的肝细胞、95%的肝窦内皮细胞和75%的免疫细胞（82%的库普弗细胞和89%的树突状细胞被转染）（图5e）；肺靶向杂化纳米颗粒转染了超过27%的肺总细胞，在主要肺细胞群体中均实现高转染率，包括66%的内皮细胞、29%的上皮细胞和24%的免疫细胞（图5f）。在CRISPR-Cas9基因编辑应用中，肺靶向杂化纳米颗粒在Pten基因座实现了约17%的插入缺失率，显著优于脂质-only肺靶向脂质纳米颗粒（含50% DOTAP）的2.1%（图5i-k）。免疫组化和苏木精-伊红染色进一步证实了肺靶向杂化纳米颗粒组中PTEN阴性肺细胞比例更高，细胞质清晰（图5l）。肝靶向杂化纳米颗粒在PcsK9基因座实现了不低于60%的插入缺失率，显著超过脂质-only 4A3-SC8脂质纳米颗粒的不低于20%（图5n），并在肝脏和血清中均观察到PCSK9蛋白水平的更大降幅（图5o、p）。对于脾脏靶向mRNA疫苗，脾靶向杂化纳米颗粒在脾脏和肠系膜淋巴结中均检测到清晰的tdTomato荧光（图5r），流式细胞术验证了多种免疫细胞群体的成功转染，特别是关键抗原呈递细胞包括巨噬细胞/单核细胞和树突状细胞，以及自然杀伤T细胞（图5t）。使用卵清蛋白mRNA作为模型抗原的疫苗实验显示，脾靶向杂化纳米颗粒诱导了脾脏树突状细胞上共刺激分子CD80和CD86的大幅上调，以及OVA特异性CD8+ T细胞反应的强劲扩增，OVA特异性血清IgG滴度在一个月内保持高水平（图5u）。全面的体外和体内毒性评估未观察到明显毒性、病理异常或炎症反应，血栓风险专项检查亦未发现血栓形成或不良肺效应，证实了良好的安全性。可降解聚酯主链设计预期可减少聚合物在组织中的持久性，加速纳米颗粒组分的清除，进一步降低长期毒性风险。
图5 | SORT PLHNPs实现了包括基因组编辑器和疫苗在内的功能性RNA的器官特异性递送。 a，示意图显示Cre mRNA的递送通过Cre介导的终止盒遗传删除，在tdTomato转基因小鼠中激活tdTomato表达。b-f，将包封Cre mRNA（0.3 mg kg⁻¹ Cre mRNA，两剂）的2.5% PE4K-0.8C6-4L/4A3-SC8肝靶向PLHNPs或15% PE4K-0.67C6-P1/4A3-SC8肺靶向PLHNPs静脉注射至tdTomato小鼠。主要器官的代表性荧光图像显示，肝靶向PLHNPs处理后tdTomato信号仅局限于肝脏，肺靶向PLHNPs处理后信号仅局限于肺部（b）。组织切片的共聚焦显微镜成像进一步验证了肝脏（c）和肺部（d）中有效的tdTomato表达。流式细胞术分析定量了Cre mRNA递送后肝脏（e）和肺部（f）特定细胞类型群体中的tdTomato⁺细胞（PBS组n=3个生物学独立样品，肝或肺靶向PLHNP组每组n=4个生物学独立样品）。g，示意图显示使用肺和肝靶向PLHNPs共递送Cas9 mRNA和sgRNA进行组织特异性基因组编辑。h-l，肺靶向PLHNPs在CRISPR-Cas9介导的肺部基因编辑中优于脂质-only肺靶向LNPs（50% DOTAP LNPs）。肺靶向PLHNPs或肺靶向LNPs用于在第0天和第2天通过静脉给药以0.75 mg kg⁻¹总RNA剂量向C57BL/6小鼠共递送Cas9 mRNA和sgPTEN（2:1，wt:wt）。第14天收集肺部分析（h）。代表性T7E1测定显示肺部实现了有效的Pten编辑（i）。通过Sanger测序的TIDE分析获得Pten的插入缺失率（j、k）。每组n=3只生物学独立动物。肺组织切片的IHC和H&E染色（l）证实了肺靶向PLHNPs增强的Pten编辑效率。每组n=3个生物学独立样品。m-p，肝靶向PLHNPs在CRISPR-Cas9介导的肝脏基因编辑中优于脂质-only肝靶向LNPs。2.5% PE4K-0.8C6-4L/4A3-SC8肝靶向PLHNPs或4A3-SC8 LNPs用于在第0天和第1天通过静脉给药以1.5 mg kg⁻¹总RNA剂量向C57BL/6小鼠共递送Cas9 mRNA和sgPCSK9（1:1，wt:wt）。第11天收集肝脏分析（m）。肝靶向PLHNPs在肝脏组织的PcsK9基因座实现了不低于60%的插入缺失率，显著高于4A3-SC8 LNPs实现的不低于20%（n），这导致肝脏（蛋白质印迹）（o）和血清（ELISA）（p）中PCSK9蛋白水平的降低。每组n=3个生物学独立样品。q-s，将包封Cre mRNA（0.3 mg kg⁻¹ Cre mRNA，两剂）的1.5% PE4K-0.8C8-N1/4A3-SC8脾靶向PLHNPs静脉注射至tdTomato小鼠（q）。在脾脏和肠系膜淋巴结中清晰观察到tdTomato荧光（r），组织切片的共聚焦显微镜成像进一步确认了有效递送（s）。流式细胞术分析定量了Cre mRNA递送后脾脏（t）特定细胞类型群体中的tdTomato⁺细胞（PBS组n=3个生物学独立样品，脾靶向PLHNP组n=4个生物学独立样品）。u，使用卵清蛋白mRNA作为模型抗原编码mRNA，通过1.5% PE4K-0.8C8-N1/4A3-SC8脾靶向PLHNPs进行初免和加强免疫静脉递送。通过ELISA测定OVA特异性血清IgG滴度（每组n=3个生物学独立样品）。
研究团队进一步验证了SORT杂化纳米颗粒在递送其他RNA载荷（包括小分子siRNA和大分子circRNA）方面的通用性和灵活性（图6）。在B6.129tdTom/EGFP小鼠（所有组织组成性表达tdTomato转基因）中，仅肺靶向杂化纳米颗粒有效沉默了肺部tdTomato信号，荧光强度降低约40%；肝靶向杂化纳米颗粒在肝脏中表现出最高沉默效力（降低>60%）；脾靶向杂化纳米颗粒在脾脏中实现40-55%的tdTomato荧光降低（图6b、c）。蛋白质印迹分析和流式细胞术进一步验证了靶向组织中的tdTomato敲低（图6d、e）。对内源性Tie2基因的siRNA沉默实验进一步确认了各杂化纳米颗粒在其靶器官中产生最大的基因沉默效果。对于circRNA递送，使用萤火虫荧光素酶circRNA作为报告基因的比较显示，SORT杂化纳米颗粒在靶向组织中表现出显著高于脂质-only脂质纳米颗粒的荧光素酶活性和信号选择性（图6g-l），肺、肝和脾靶向杂化纳米颗粒分别达到约87%、83%和89%的选择性。所有杂化纳米颗粒制剂在注射后6小时即在各自靶器官中实现强劲荧光素酶表达，组织趋向性在整个观察期内保持不变，高荧光素酶活性维持至少24小时，72小时仍可检测到信号，表明SORT杂化纳米颗粒实现了circRNA的高效递送和持续翻译。
图6 | SORT PLHNPs在siRNA和circRNA的组织特异性递送中表现出多功能性。 a-e，将tdTom siRNA（21-mer）通过优化的肺、肝和脾靶向PLHNPs两次静脉注射至B6.129tdTom/EGFP小鼠（该小鼠在所有组织类型中组成性表达tdTomato转基因）。在特定器官中观察到tdTomato信号沉默（a）。各器官的代表性图像（b）和荧光定量数据（c）表明siRNA递送后在靶向组织中实现了tdTomato敲低，这通过从主要器官提取的总蛋白的蛋白质印迹分析（d）和靶向器官总细胞平均荧光强度的流式细胞术分析（e）进一步证实（每组n=3个生物学独立样品）。f，使用优化的SORT PLHNPs或SORT LNPs将Firefly Luc circRNA（0.5 mg kg⁻¹ circLuc，6小时）静脉递送至C57BL/6小鼠。g-l，SORT PLHNPs在向靶向器官递送circLuc方面实现了更高的效率，在肺部（g和h）、肝脏（i和j）和脾脏（k和l）表现出显著高于SORT LNPs的Luc活性和信号选择性（每组n=3个生物学独立样品）。
总结与展望
本研究开发的聚合物-脂质杂化纳米颗粒平台通过协同整合聚合物与脂质的独特物理化学性质，实现了模块化和可调性，满足了RNA运输和器官特异性靶向的复杂需求。通过理性设计和合成可降解SORT聚合物，研究团队实现了对侧基官能团和特性的精准控制、疏水链取代和电荷平衡的优化以及聚合物-脂质组成的精细调控，展示了重编程纳米颗粒生物分布的能力。优化的SORT杂化纳米颗粒调节了RNA-纳米颗粒相互作用，增强了递送效率，拓展了超越基准脂质-only脂质纳米颗粒的适应性，实现了多种RNA载荷向肺、肝和脾脏的精准器官选择性递送。SORT聚合物的结构可调性允许通过调整疏水结构域大小、官能团和主链长度来精细调控纳米颗粒性能，其与不同类别脂质的广泛兼容性进一步验证了杂化纳米颗粒作为靶向RNA疗法的通用和可放大平台的价值。该工作推进了纳米颗粒介导基因递送的化学工程策略，整合了材料设计、分子运输优化和可放大的纳米颗粒合成，对治疗性生产和应用的生物分子与聚合物工程解决方案的更广泛发展具有重要意义。研究团队预期，该工作中建立的设计原则——聚合物实现单一平台内器官趋向性和载荷兼容性的模块化调控——不仅限于mRNA、siRNA或circRNA，这些构效关系规则可能可扩展至其他核酸载荷，包括DNA和适配体。虽然当前研究聚焦于小鼠模型，但杂化纳米颗粒平台的化学可调性和可放大性为未来在大型动物模型中的评估提供了有前景的基础。
来源：BioMed科技
