LNP进入精细设计时代：Biacore如何助力药物递送

近年来，脂质纳米颗粒（LNP）作为核酸药物（siRNA、mRNA）的核心递送载体，已从“可行方案”迅速升级为“主流技术平台”。从mRNA疫苗到复杂疾病治疗，LNP正在重塑药物研发格局。然而，随着应用的深入，一个更加本质的问题逐渐浮现：

决定LNP体内行为的，不只是配方本身，而是它与生物体系的相互作用。

这标志着LNP研发进入一个新阶段：“设计驱动”正在取代“经验筛选”，而分子相互作用成为核心数据基础。

LNP与载脂蛋白E（ApoE）的互作研究

在体内环境中，LNP进入血液后会迅速与血清蛋白形成“蛋白冠（protein corona）”，这一过程直接影响其组织分布与细胞摄取。其中，载脂蛋白E（Apolipoprotein E, ApoE）被认为是驱动LNP肝脏靶向的关键因子，它通过与LDL受体介导的途径促进LNP进入肝细胞。

最新研究进一步表明，不同物种来源或不同亚型的ApoE，在与LNP的结合强度及结合动力学上存在显著差异，这不仅影响体内分布，还对跨物种转化研究提出了挑战。

Amgen公司以ApoE为模型蛋白，利用SPR建立了一种用于筛选RNA负载脂质纳米颗粒（LNP）的结合表征方法，用于：评估LNP-蛋白相互作用，筛选不同LNP配方，分析跨物种结合差异。

图1：基于SPR技术的LNP结合表征示意图

划重点

研究者创新地使用anti-PEG捕获LNP，在SPR表面模拟“LNP-protein corona形成”。利用Biacore T200仪器和CAP传感芯片，捕获biotin-anti-PEG抗体，抗体识别LNP表面PEG从而捕获LNP，可以达到~1000 RU的捕获量。

图2：代表性SPR传感图及示意图，LNP捕获响应

结果显示，作为对照的HAS结合极弱，而ApoE2/ApoE3显示出强结合，几乎无解离，体现了protein corona 强不可逆结合。

图3：ApoE2/ApoE3与LNP的互作传感图与动力学参数

随后，使用SPR比较了不同LNP配方的差异。MC3-LNP由DLin-MC3-DMA离子化脂质组成，用于包载siRNA； SM102-LNP由SM-102离子化脂质组成，用于包载mRNA。

图4：MC3-LNP与SM102-LNP的结构组成，粒径，表面电荷

结果显示，MC3-LNP显示更快的结合，SM102-LNP因为粒径更大，显示更高的响应值。而装载了RNA后，由于粒径增大，响应值均增大，而扩散/表面变化，ka都有所降低。

图5：MC3-LNPs与SM102-LNPs在不同ApoE3浓度下的代表性SPR传感图及浓度–响应曲线；两种LNP在是否包载RNA条件下，ApoE3的响应值以及动力学参数

最后，使用SPR分析跨物种结合差异。结果显示，ApoE序列相似性较高的human / NHP / mouse都能够快速饱和，而相似性较低的pig / dog都未饱和，且dog的响应值最低。

图6：跨物种反应性分析

研究人员建立了一种快速且稳健的SPR方法，可为LNP与不同靶蛋白相互作用机制提供新的见解。通过比较各蛋白在低浓度条件下的结合（association）行为，能够评估蛋白冠在LNP表面形成的速度及稳定性。

此外，基于两种结合模型的跨物种反应性分析，揭示了不同ApoE同源蛋白与LNP表面的相互作用差异。该方法可用于辅助筛选适合用于体内研究的动物模型，从而支持LNP药物的非临床研究。

本研究所建立的SPR-LNP结合分析流程，有助于筛选在不同靶器官或组织中实现特异性生物分布的最优LNP配方。

关于文中提到的可逆捕获生物素化配体的Biotin CAPture Kit的详细信息，可参考：

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器官和细胞协同靶向的mRNA-LNP系统

与此同时，LNP设计也正在从“被动靶向”走向“主动精准递送”。

脂质纳米颗粒是目前mRNA递送的主流载体，但其固有的肝靶向性限制了在肝外纤维化（如肺纤维化）中的应用。近年来，通过调控LNPs组分可在一定程度上实现器官选择性递送，但纤维化组织中的异常ECM（细胞外基质）仍会阻碍纳米粒渗透。

此外，单靠靶向配体修饰往往难以同时满足器官选择性与细胞特异性的双重需求。因此，亟需发展兼具器官靶向与细胞识别能力的精准递送系统。

天然药物及仿生药物全国重点实验室苗蕾研究员团队于2026年2月23日在Journal of the American Chemical Society在线发表研究论文。开发了一种器官+细胞双重靶向系统（FOCUS），用于mRNA递送。

图7：用于增强mRNA递送的纤维化器官与细胞双重靶向脂质纳米颗粒系统（FOCUS LNPs）的开发

研究团队首先通过Ugi三组分反应构建了可电离阳离子脂质库，并筛选出具有肝或肺选择性递送能力的LNPs。进一步，基于纤维化区域特异性高表达的成纤维细胞活化蛋白（Fibroblast activation protein, FAP）的小分子配体，设计并合成了两种靶向脂质（N-FL和G-FL），将其整合入LNPs中，构建了纤维化器官和细胞协同靶向递送平台。

利用Biacore 8K+仪器和CM5传感芯片，固定配体：FAP extracellular domain，BSA作为参比。分别流过FAP抑制剂UAMC‑1110（阳参）、N‑FL、G‑FL和Con‑FL（阴参）浓度梯度。结果显示设计的FAP‑ligand脂质保持高亲和力结合FAP。

图8：N-FL、G-FL 和 Con-FL 的化学结构；SPR分析FAP胞外结构域与靶向配体之间的亲和力

最终实现了mRNA药物在肝纤维化和肺纤维化组织中对异常活化的成纤维细胞的精准递送，为纤维化疾病的治疗提供了新的递送策略。

Biacore作为被中美日等多国药典收录的分子互作检测“金标准”，已广泛应用到基础科研与药物开发的多个领域。截至目前，借助Biacore累计发表的文章已累计突破70000篇，超过100种的已上市药物的研发、申报、生产过程中也均有Biacore的身影。同样期待越来越多的LNP药物开发，造福临床，造福人类。

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