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本研究由Yulia Eygeris、Antony Jozic（共同一作）、Michael I. Henderson、Dylan Nelson及通讯作者Gaurav Sahay（俄勒冈州立大学药学院、俄勒冈健康与科学大学Casey眼科研究所）合作完成，发表于《Molecular Therapy: Methods & Clinical Development》2025年6月刊（Volume 33），开放获取（CC BY-NC-ND 4.0许可）。
科学领域：本研究属于纳米药物递送与疫苗佐剂开发交叉领域，聚焦脂质纳米颗粒（LNP）在mRNA疫苗中的应用优化。
研究动机：
1. 现实问题：现有LNP-mRNA疫苗（如新冠疫苗）存在免疫原性偏倚（Th2型免疫应答可能引发过敏反应）和递送效率瓶颈（如内体逃逸不足）。
2. 科学假设：皂苷（saponins）作为天然两亲性化合物，其膜破坏特性可能增强LNP的内体逃逸能力，并通过调节免疫应答类型（Th1/Th2平衡）降低不良反应风险。
3. 研究目标：筛选40种皂苷分子，评估其整合至LNP后的递送效率、免疫激活特性及佐剂潜力。
背景知识：
- 皂苷：植物来源的糖苷化合物（如QS-21），具有表面活性剂特性，可通过破坏膜结构促进药物递送。
- LNP：由可电离脂质、胆固醇、磷脂和PEG脂质组成，是mRNA疫苗的主流递送载体，但免疫原性主要由LNP组分（如PEG）驱动。
1. 皂苷筛选与LNP构建
- 样本库：40种皂苷（表1），按结构分为三萜类（triterpenoids）和甾体类（steroids），包括Quillaic acid（Q）、Macranthoidin B（Mac B）等。
- LNP制备：采用微流控混合技术，基础配方为DLin-MC3-DMA（可电离脂质）、DSPC（磷脂）、胆固醇及DMG-PEG2K。
- 整合策略：
- 共转染：将游离皂苷（乙醇溶解）与预成型LNP混合。
- 替代法：用皂苷完全替代胆固醇。
- 添加法：在脂质相中添加5–20 mol%皂苷（最优为5 mol%）。
2. 体外评估
- 细胞模型：Hela（人宫颈上皮细胞）、JE6（人T淋巴细胞）、J774巨噬细胞（双报告基因检测NF-κB/IRF通路）。
- 实验内容：
- 转染效率：荧光素酶mRNA（fluc mRNA）表达量测定（One-Glo试剂）。
- 内体逃逸：Gal8/9-GFP HEK293T细胞系成像（共聚焦显微镜量化 puncta）。
- 免疫激活：TLR通路报告基因检测（IRF/NF-κB荧光信号）。
- 创新方法：
- DNA条形码（barcode）高通量筛选：49种皂苷LNP混合注射，通过NGS测序量化器官分布差异。
- Laurdan膜流动性检测：揭示皂苷增加LNP表面水合作用（GP值降低）。
3. 体内实验
- 动物模型：BALB/c小鼠（n=3–5/组）。
- 实验设计：
- 静脉注射：评估肝脏/脾脏靶向性（生物发光成像）。
- 肌肉注射：OVA mRNA疫苗（Prime-boost方案），ELISA检测IgG1/IgG2a（Th2/Th1标志）。
1. 皂苷提升LNP性能
- 转染效率：添加法最优，Mac B和Q使Hela细胞表达量提升50倍（图1b）。
- 内体逃逸：Gal9-GFP实验显示，Q和Mac B LNP的逃逸事件增加3倍（图4b）。
- 机制解释：皂苷通过增加膜水合作用（GP值降低）促进内体膜破裂。
2. 免疫调节特性
- Th1偏倚：Q LNP组IgG2a/IgG1比值显著高于对照组（2倍，图4g），提示Th1型免疫增强。
- 通路激活：Q LNP特异性激活IRF通路（TLR3/7/8依赖），而非NF-κB（图3d）。
3. 递送效率的载体依赖性
- mRNA vs DNA条形码：Q LNP对DNA递送更高效（肝脏积累增加2倍），但mRNA递送无显著差异（图3f vs 图4c），可能与载体稳定性差异有关。
科学意义：
1. 佐剂开发：首次系统证明皂苷（尤其是Q）可优化LNP的Th1免疫偏倚，降低过敏风险。
2. 递送机制：揭示皂苷通过表面定位和膜水合作用增强内体逃逸，而非改变LNP核心结构（Cryo-TEM验证）。
应用价值：
- 疫苗设计：Q LNP可作为通用佐剂，用于抗细胞内病原体（如病毒）疫苗。
- 安全性：平衡Th1/Th2应答可能减少mRNA疫苗的VAERD（疫苗增强性呼吸道疾病）风险。
（全文约2000字）