脂質(zhì)并不是影響穩(wěn)定性和體內(nèi)性能的唯一重要成分。
在以脂質(zhì)納米粒 (LNP) 制劑的信使RNA (mRNA) 治療藥物和疫苗中，最受關(guān)注的賦形劑是包裹脂質(zhì)。雖然這些化合物對mRNA-LNP的穩(wěn)定性和遞送至關(guān)重要，但非脂類賦形劑在最終藥物產(chǎn)品的功能中也起著至關(guān)重要的作用。它們會影響這些遞送系統(tǒng)的形態(tài)和穩(wěn)定性，進(jìn)而影響使用納米顆粒技術(shù)開發(fā)的mRNA藥物的體內(nèi)性能和總體用途。
1、非脂類賦形劑
據(jù)Evonik 核酸RD&I高級經(jīng)理David Jung介紹，用于制備mRNA-LNP產(chǎn)品的非脂類輔料包括溶劑、鹽和糖/冷凍保護(hù)劑?？偟膩碚f，這些賦形劑的作用是在初始混合和顆粒形成期間控制pH值，并確保材料儲存時的穩(wěn)定性。
默沙東公司生命科學(xué)業(yè)務(wù)MilliporeSigma部門營銷經(jīng)理Luca Bruno解釋說：乙醇相（脂質(zhì)成分）和水相（mRNA分子，通常在乙酸鹽或檸檬酸鹽緩沖液中）會在特定條件（pH和流速）下混合，快速混合是脂質(zhì)納米顆粒-mRNA制劑的主要技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn) mRNA-LNP 配方的可擴(kuò)展性和可重復(fù)性。
之后會通過超濾去除有機(jī)溶劑和殘留成分。Bruno觀察到，mRNA-LNP藥物物質(zhì)使用更接近生理的緩沖液配制來調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度，通常是三(羥甲基)氨基甲烷或基于磷酸鹽的鹽，以及氯化鈉或氯化鉀等鹽。
Bruno表示，在mRNA-LNP臨床轉(zhuǎn)化的背景下，還需要仔細(xì)考慮存儲條件 (如水溶液、冷凍或凍干) ，這些會影響mRNA-LNP制劑的長期穩(wěn)定性。“糖穩(wěn)定劑 (特別是蔗糖，海藻糖或甘露醇作為替代選擇) 通常起到這一作用。”
2、選擇正確的非脂類賦形劑
Jung表示，除了保證mRNA-LNP的長期穩(wěn)定性和體內(nèi)性能外，mRNA-LNP的非脂質(zhì)賦形劑在控制生產(chǎn)過程中也發(fā)揮著重要作用。這些賦形劑的選擇必須謹(jǐn)慎。
通常來講，選擇最初基于它們的化學(xué)和物理性質(zhì) (即pKa和凍干特性、冰點(diǎn)/狀態(tài))，這些屬性將決定與原料藥的相容性，也可能影響mRNA-LNP的形態(tài)，影響整體的有效性和穩(wěn)定性，任何改變都需要實(shí)驗(yàn)測試來確定。
Bruno強(qiáng)調(diào)：mRNA 對降解的敏感性要求配制緩沖液不含任何核糖核酸酶污染，因此測試賦形劑是否缺乏核酸酶活性是首選方法。除此之外，還應(yīng)確定其它產(chǎn)品質(zhì)量屬性，包括內(nèi)毒素含量和生物負(fù)載，這些在控制這些材料的污染風(fēng)險方面發(fā)揮著重要作用。
除了產(chǎn)品質(zhì)量屬性，還需要考慮mRNA-LNP中使用的賦形劑供應(yīng)商，“若mRNA-LNP開發(fā)者想要通過監(jiān)管審核，確保生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，并推進(jìn)從臨床開發(fā)到商業(yè)化的進(jìn)展，提供有保證的支持文件是必不可少的。
3、著力提高穩(wěn)定性
自COVID-19 mRNA疫苗獲得批準(zhǔn)并被驗(yàn)證了具備的有效性以來，人們對mRNA- LNP療法和疫苗的興趣大幅上升。Bruno表示，由于COVID-19大流行，導(dǎo)致mRNA 技術(shù)的興起，人們對生產(chǎn)疫苗制造的注意力轉(zhuǎn)移到了 mRNA 制造需求上。
Bruno說:“非脂類賦形劑的開發(fā)主要集中在基于技術(shù)特異性的質(zhì)量屬性上。”例如，由于需要不含核酸內(nèi)切酶的材料，因此需要建立更多的產(chǎn)品放行檢測方法和服務(wù)。
Jung表示，關(guān)于非脂質(zhì)賦形劑是否能夠改善mRNA-LNP制劑的長期穩(wěn)定性，人們投入了大量的精力來評估。除此之外，研究人員也在不斷探索，不同的冷凍保護(hù)劑如如何提高冷凍儲存的穩(wěn)定性。例如將凍干作為一種消除冷鏈需求的方法，而對于凍干對傳統(tǒng) mRNA-LNP 穩(wěn)定性和體內(nèi)功效的影響，多項臨床階段研究正在進(jìn)行中。
Jung補(bǔ)充說，目前，行業(yè)還在努力創(chuàng)建不依賴LNP的RNA的新型遞送機(jī)制。
4、脂質(zhì)的進(jìn)步
默沙東生命科學(xué)業(yè)務(wù)MilliporeSigma的mRNA工藝和遞送主管Aditi Mehta認(rèn)為，mRNA領(lǐng)域值得關(guān)注的重點(diǎn)是脂質(zhì)賦形劑，“盡管COVID-19疫苗取得了成功，但mRNA療法的潛力并未被完全釋放，尚且存在一些需要攻克的阻力，例如對肝臟以外器官或疫苗的靶向性不足、對LNP施用的急性免疫反應(yīng)、穩(wěn)定性問題以及對極低溫儲存的需求，這些都是開發(fā)LNP藥物的關(guān)鍵瓶頸。”
Mehta表示，這些問題可以通過改進(jìn)脂質(zhì)和LNP的設(shè)計來解決 (例如，優(yōu)化連接體化學(xué)，添加可降解鍵，更優(yōu)化的合成路線，更好的LNP成分等)。
“組合合成產(chǎn)生的大型庫設(shè)計新型離子化脂類等策略有助于理解結(jié)構(gòu)-功能性質(zhì)，并能設(shè)計具有改進(jìn)性質(zhì) (靶向性、穩(wěn)定性、耐受性) 的獨(dú)特脂類。”
Jung表示同意，新的脂質(zhì)庫的數(shù)據(jù)不斷發(fā)表，這些脂質(zhì)庫可以實(shí)現(xiàn)向不同的組織/細(xì)胞的遞送，可以通過被動或主動的方式實(shí)現(xiàn)mRNA-LNP靶向輸?shù)教囟ńM織或細(xì)胞。大多數(shù)研究通過改變LNP的大小、表面和組成來獲得被動靶向LNP。Mehta表示，替代或添加額外的部分 (聚合物或脂質(zhì)) 也被證明有利于實(shí)現(xiàn)對特定器官的被動靶向。
Mehta表示：“主動靶向方法利用了脂質(zhì)成分與小分子、抗體、蛋白質(zhì)或配體的結(jié)合，這種方法能夠針對任何細(xì)胞受體，對任何組織或器官進(jìn)行定制靶向。”
過去幾年，這一領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)駐，但仍有很長的路要走，還有許多挑戰(zhàn)需要克服。
5、超越脂質(zhì)
雖然脂質(zhì)主導(dǎo)了mRNA的遞送，但它們并不是能夠有效遞送這些敏感且高電荷的藥物物質(zhì)的唯一材料。例如，Mehta說，脂質(zhì)-聚合物混合遞送系統(tǒng)已被開發(fā)，這一系統(tǒng)結(jié)合了脂質(zhì)和聚合物納米顆粒的優(yōu)勢。
Mehta表示:“聚合物具有固有的高度化學(xué)多樣性，這在脂質(zhì)中是不可實(shí)現(xiàn)的，極大地增加了化學(xué)功能的可能性，如促進(jìn)內(nèi)體逃逸、RNA的可控釋放、靶向和最終穩(wěn)定。”同時，脂類在提高生物利用度、改善藥代動力學(xué)、提高生物相容性等方面顯示出了巨大的潛力。
用于制備雜化體系的策略包括脂多元復(fù)合物、雜化LNP等。例如，在LNP配方中加入生物可降解聚合物 (如聚(β氨基酯)) 可改善特異性肺輸送，這突出了脂質(zhì)-聚合物雜化納米顆粒的潛力。
Evonik與斯坦福大學(xué)簽署了一項研究協(xié)議，將最初由Waymouth實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的充電改變可釋放傳輸器(charge-altering releasable transporter，CARTs) 技術(shù)開發(fā)并商業(yè)化。Jung表示，這些聚合物材料可以有效地封裝mRNA，然后通過可控的自我反應(yīng)迅速降解，釋放mRNA。
Jung指出:“在體外和體內(nèi)模型中，第一代CARTs在一系列細(xì)胞類型中顯示出mRNA遞送效能。”
在CART骨架結(jié)構(gòu)中加入脂質(zhì)側(cè)鏈的后代CART顯示出更高的遞送效率，未來幾代的CART仍在開發(fā)中，并且已經(jīng)在初步測試中顯示出了特定的靶向能力。
文章源自
Challener, C. Excipients Impact Stability in mRNA-LNP Formulations. Pharmaceutical Technology 2023 47 (3).
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