지질나노입자 | Lipid Nanoparticles (LNP) | 고마바이오텍

특징 

• Lipid nanoparticles (LNPs, 지질나노입자)는 비바이러스성 약물 전달 시스템으로, RNA 기반 약물 (mRNA, siRNA) 및 유전자편집도구 (CRISPR)와 같은 생리활성 분자를  in vitro 및 in vivo 내에서 표적 세포로 캡슐화하고 운반하기 위해 이용됩니다. 
• LNP는 지질 기반 전달 시스템으로, 나노미터 크기의 입자(< 100nm)로 reverse micelle에 캡슐화된 cargo molecule로 채워진 내부 코어를 둘러싼 lipid monolayer shell로 구성됩니다.
• LNP는 다양한 질병과 mRNA 백신 개발에서 잠재력이 입증되었습니다. 
  
• LNP의 구성요소인 Ionizable lipids, PEG-lipids, Phospholipids, Sterol lipid 및 Liposome/lipoplex transfection enhancer를 제공합니다.

지질 나노입자(LNP)는 살아있는 세포 안으로 생물학적 활성 핵산 탑재체를 전달하는 데 흔히 사용되는 지질 기반 전달 시스템입니다. LNP는 100 nm 미만의 나노미터 크기 입자로, 역미셀(reverse micelles) 안에 캡슐화된 화물 분자들로 채워진 내부 핵을 지질 단일층 껍질이 둘러싸고 있는 구조입니다.

LNP는 Ionizable lipids(DLin-MC3-DMA, #7946), PEG-lipids(DSPC, #7943), Phospholipids(DMG-PEG 2000, #7944), Sterol lipids(Cholesterol, #7945) 네 종류의 주요 요소로 형성됩니다. Liposome과 같은 다른 nanocarrier와 비해, LNP는 더 안정적이고,  융합성이 낮으며, 배치간 변동이 적도록 제작됩니다. LNP는 또한 세포독성과 면역원성이 낮고, transfection 효율과 핵산 encapsulation 효율이 높습니다. 

그림 1. 지질 나노입자(LNP) 운반체의 구조와 구성 요소. 

핵산 화물(Nucleic acid cargos)은 이온화 가능 지질(ionizable lipids)에 의해 안정화되며, 나노입자 내부의 역미셀(reverse lipid micelles) 구조 안에 포함되어 있습니다. PEG가 결합된 지질(PEGylated lipids)로 이루어진 외막은 입자의 핵심부를 보호하는 역할을 합니다.

LNP components

Lipid Nanoparticles (LNP)의 적용 

유전 의학은 백신, 암 면역 치료제 개발, 희귀 유전 질환 및 기존 약물로 치료가 불가능했던 질병의 치료 등 광범위한 분야에 응용됩니다. mRNA, siRNA, 유전자 편집 도구와 같은 핵산 기반 의약품이 증가하고 있으며, 그중 일부는 이미 FDA 승인을 받았습니다. 하지만 핵산 기반 의약품 개발에는 큰 걸림돌이 있습니다. 핵산은 크기가 크고 극성을 띠며 대사적으로 불안정합니다. 변형되지 않은 올리고뉴클레오타이드의 세포 내 섭취율은 극히 낮습니다. 게다가 RNA는 세포 내 반감기가 짧고, 생체액 내에 흔히 존재하는 exonucleases와 endonucleases에 의해 쉽게 분해됩니다. 따라서 유전 의학 치료제가 표적 부위에 도달하기 위해서는 신뢰할 수 있는 전달 시스템이 필수적입니다.

[LNP의 장점] 

• 불안정한 핵산을 분해로부터 보호.
• 세포막을 통과하여 표적 지점까지 안전하게 운반.

그림 2. LNP를 이용한 간세포(hepatocytes) 내 올리고뉴클레오타이드의 생체 내(in vivo) 전달. 

정맥 주사(IV administration) 후 혈액 내에 존재하는 내인성 ApoE(아포지단백 E)가 LNP 표면에 결합합니다. 이렇게 형성된 ApoE-LNP는 간세포 표면의 ApoE 결합 수용체에 의해 인식되며, 결과적으로 endocytosis를 통해 세포 안으로 들어갑니다. 엔도좀(endosome) 내부의 낮은 pH에서 이온화 가능 지질(ionizable lipids)이 양성자화되면, 엔도좀 막이 불안정해지면서 탑재된 물질(payload)이 세포질로 방출됩니다.

주요 제품