I fosfolipidi possono aumentare significativamente l’interazione tra i LNP e la membrana endosomiale

Il team di ricerca ha utilizzato il metodo di rilevamento del trasferimento di energia di risonanza di Förster (FRET) per valutare l’effetto della quantità di fosfolipidi sull’interazione tra i LNP e la membrana endosomiale. I risultati hanno mostrato che l’aggiunta di fosfolipidi ha potenziato in modo significativo la fusione con la membrana endosomiale, in maniera dipendente dalla formulazione.

I fosfolipidi possono migliorare l’efficienza di trasfezione cellulare in vitro dei LNP

Il team di ricerca ha trasfettato cellule HEK293 e Hela con mRNA della luciferasi utilizzando LNP a diversa concentrazione di fosfolipidi; l’attività della luciferasi è stata misurata tramite l’intensità media della luminescenza, permettendo di quantificare l’efficacia dell’escapamento endosomiale e dell’espressione del mRNA all’interno delle cellule. I risultati hanno evidenziato che i LNP senza fosfolipidi presentavano un’efficienza di trasfezione relativamente bassa, mentre con l’aumento della quantità di fosfolipidi l’efficienza di trasfezione è cresciuta notevolmente.

Figura 3 Confronto dell’efficienza di trasfezione dei LNP con diverse concentrazioni di fosfolipidi nelle cellule Hela [1]

I fosfolipidi possono potenziare l’efficienza di somministrazione del mRNA in vivo da parte dei LNP SORT

Il team di ricerca ha iniettato nei topi C57BL/6 di 6-8 settimane LNP contenenti mRNA dell’eritropoietina umana, valutando l’efficacia attraverso la quantificazione della secrezione proteica prodotta dalle cellule trasfettate. I risultati hanno dimostrato che l’aumento della quantità di fosfolipidi nei LNP ha migliorato l’efficienza di trasfezione. È importante sottolineare che la proporzione ottimale di aggiunta di fosfolipidi risulta dipendente dalla formulazione.

Figura 4 Confronto dell’espressione del mRNA in vivo trasmesso dai LNP con diverse concentrazioni di fosfolipidi [1]

La quantità di fosfolipidi influisce sulla morfologia dei LNP

Utilizzando la microscopia elettronica criogenica, il team di ricerca ha visualizzato direttamente come i fosfolipidi rimodellino la nanostruttura dei LNP.

Figura 5 Immagine al microscopio elettronico criogenico di LNP con diverse concentrazioni di fosfolipidi [1]

Nei LNP SORT destinati al fegato, l’arricchimento di fosfolipidi ha favorito la formazione di un nucleo lipidico semi‑ordinato; questa struttura sporgente verso l’esterno potrebbe indicare una maggiore attività di fusione dei LNP.

Nei LNP SORT destinati ai polmoni, l’aumento della quantità di fosfolipidi ha determinato una transizione da una struttura a singolo strato disordinato a una struttura a vescicole multilayer, influenzando probabilmente l’esposizione dei lipidi SORT sulla superficie delle particelle.

Nei LNP SORT destinati alla milza, quando la quantità di fosfolipidi era pari a zero, i bordi delle particelle risultavano taglienti e irregolari; con l’aggiunta di fosfolipidi, la morfologia è diventata più regolare e sferica, aumentando la stabilità della membrana.

Riepilogo

Questo studio ha rivoluzionato la comprensione del ruolo dei fosfolipidi nei sistemi avanzati di somministrazione tramite LNP. I fosfolipidi non sono solo “lipidi ausiliari” che mantengono la stabilità strutturale, ma anche “timonieri molecolari” multifunzionali che regolano la cinetica di fusione della membrana dei LNP, l’efficienza dell’escapamento endosomiale, l’assorbimento cellulare, la morfologia della nanostruttura e, infine, la specificità di targeting agli organi. Questo lavoro suggerisce che, nella progettazione della prossima generazione di LNP, i fosfolipidi devono essere considerati un parametro funzionale chiave, piuttosto che un componente strutturale passivo. Con la crescente comprensione delle interazioni tra i lipidi, le terapie basate su LNP specifiche per organo, progettate su misura, passeranno rapidamente dall’essere un’idea a una realtà concreta.

Bibliografia:

[1]Guerrero, Erick D et al. “Indagine sui contributi funzionali dei fosfolipidi nei nanoparticelle lipidiche a targeting selettivo degli organi.” Biomaterials vol. 326 (2026): 123671.

Lettura approfondita

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Tabella 1 Elenco parziale dei prodotti lipidici per uso iniettabile dell’azienda