摘要DSPC1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酰胆碱AbMoleM10121CAS No.816-94-4是含两条 C18 饱和脂肪酸链的两性离子磷脂凭借约 55℃ 的高相变温度赋予脂质体与脂质纳米颗粒LNP优异的膜稳定性成为核酸递送体系中最经典的结构磷脂。在 mRNA 疫苗、siRNA 及基因编辑递送研究中DSPC 常用于构成 LNP 骨架外层对颗粒稳定性、包封率与转染效率起到了关键作用。本文梳理 DSPC 的理化特征、结构功能与标准 LNP 构建方案为核酸递送体系研究提供实验参考。一、DSPC的分子作用机制DSPCAbMoleM10121分子量 790.16两条硬脂酰链使其在室温下处于致密的凝胶相膜弯曲刚度大不易形变。在经典四组分 LNP 体系中可电离脂质负责结合核酸并在内涵体酸性环境解离、胆固醇填充脂质间隙以增强包封与膜稳定性、PEG-脂质控制粒径与循环时间而 DSPC 主要分布于颗粒外层发挥三重功能其一以高相变温度锚定颗粒骨架显著降低储存与血清环境中的颗粒解离其二平衡可电离脂质的流动性使粒径分布更均一其三参与内涵体膜相互作用辅助核酸胞质释放。研究表明以 DSPC 替代较短或不饱和链磷脂如 DOPE 、POPC 虽略降形变能力但包封率与血清稳定性显著提升。二、DSPC在细胞层面研究中的应用以微流控快速混合为核心的 LNP 制备工艺中将 DSPCAbMoleM10121、可电离脂质如 SM-102 、胆固醇与 PEG-脂质如DSPE-mPEG2000按 10:50:38.5:1.5 摩尔比溶于乙醇相与含 mRNA 的酸性柠檬酸缓冲液等体积快速混合即可自发组装成粒径 80~120 nm、PDI0.2 的均一颗粒包封率通常可达 90% 以上。在肝癌细胞靶向、肺靶向等组织特异性 LNP 研究中调节 DSPC 占比可改变颗粒在血清中的蛋白冠组成进而影响器官分布。DSPC 还能广泛用于脂质体的一些其它特性研究如膜相行为、脂质蛋白相互作用、跨膜转运机制等物理生化课题是连接纳米医药与膜生物物理的工具分子。在转染相关的脂质体研究中发现DSPC 占比在 5%15% 区间内能显著改变 LNP 的转染效率与细胞毒性平衡并且发现DSPC 占比过低将导致脂质体稳定性不足而过高则内涵体逃逸受限在 HEK293T细胞转染实验中该配方48 h的荧光素酶表达量较DSPC占比低于5% 的对照配方提高约 1.8 倍且细胞活力维持在 95% 以上。粒径效率分析显示DSPC 占比在 10% 附近转染效率达到峰值过高或过低均导致表达量下降为配方优化提供了明确的实验依据。三、DSPC在动物实验研究中的应用在动物层面含 DSPCAbMoleM10121的LNP体系已构成核酸递送研究的经典平台。Pardi 等学者于 Nature 报道以 DSPC 为结构磷脂的 LNP 包裹核苷修饰的寨卡病毒 mRNA单次注射即可在小鼠体内诱导高水平的中和抗体实现病毒攻击下的有效保护该工作确立了 DSPC 四组分 LNP 作为 mRNA 疫苗递送载体的经典范式。此后大量研究沿用这一骨架考察不同器官靶向配体、可电离脂质替换与给药途径对体内抗体表达和分布的影响。四、DSPC相关细胞实验文献参考举例该方案适配 LNP-mRNA 构建、包封表征与细胞转染效率评价。体系组成可电离脂质/DSPC/胆固醇/PEG-脂质 50/10/38.5/1.5摩尔比氮磷比约 6:1 投料 mRNA荧光素酶 mRNA 或 eGFP mRNA检测指标与方法微流控混合法制备 LNPRiboGreen 法测定包封率动态光散射DLS测定粒径与 PDIHEK293T 或 HeLa 细胞转染后 24~48 h 检测荧光素酶表达或流式定量 eGFP 阳性率CCK-8 评估细胞毒性。给药浓度mRNA 0.1~1 μg/mLLNP 与细胞孵育 24 h处理时长转染 24~48 h 后检测表达参考文献Kulkarni J A, et al. Design of ionizable lipids to overcome the limiting step of endosomal escape: application in the intracellular delivery of mRNA. Journal of Controlled Release, 2018, 294: 268-277.*注上述方法来自公开文献仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同请参考其他文献调整。五、DSPC相关动物实验文献参考举例该方案适用于 LNP-mRNA 体内表达分布与核酸递送机制研究。动物模型C57BL/6 小鼠LNP-mRNA 体内表达研究模型给药配制LNP 以无菌 PBS 稀释至工作浓度给药剂量包封荧光素酶 mRNA 的 LNP0.5~5 μg/只给药方案尾静脉注射给药后 6~24 h 活体生物发光成像检测肝、脾等器官表达分布可进一步构建 LNP-mRNA 疫苗模型评价抗原表达水平与体液免疫应答强度。参考文献Pardi N, et al. Nucleoside-modified mRNA delivered in lipid nanoparticles protects against Zika virus infection. Nature, 2017, 545(7655): 505-509.*注上述方法来自公开文献仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同请参考其他文献调整。总结综上DSPCAbMoleM10121以高相变温度与稳定的骨架功能成为 LNP递送体系中重要的结构磷脂。无论是 mRNA 疫苗研究、基因编辑递送还是膜生物物理基础研究DSPC 都是配方设计的重要材料为核酸等生物活性分子的递送体系提供了坚实的化学基础。*本文所述均为科研试剂仅供科学研究参考参考文献[1] Semple S C, et al. Rational design of cationic lipids for siRNA delivery. Nature Biotechnology, 2010, 28(2): 172-176.[2] Pardi N, et al. Nucleoside-modified mRNA delivered in lipid nanoparticles protects against Zika virus infection. Nature, 2017, 545(7655): 505-509.[3] Kulkarni J A, et al. Design of ionizable lipids to overcome the limiting step of endosomal escape: application in the intracellular delivery of mRNA. Journal of Controlled Release, 2018, 294: 268-277.[4] Kulkarni J A, Cullis P R, van der Meel R. Lipid nanoparticles: enabling gene therapeutics. Pharmaceutical Research, 2018, 35(3): 57.[5] Kim J, Jozic A, Sahay G. Naturally derived membrane lipids impact nanoparticle-based messenger RNA delivery. Cellular and Molecular Bioengineering, 2020, 13(4): 463-474.[6] Hashemzadeh H, et al. Study of structural stability and formation mechanisms in DSPC and DPSM liposomes: a coarse-grained molecular dynamics simulation. Scientific Reports, 2020, 10: 1837. AbMole 脂质材料篇丨 DSPC（二硬脂酰磷脂酰胆碱）： 脂质纳米颗粒的核心结构磷脂
摘要DSPC1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酰胆碱AbMoleM10121CAS No.816-94-4是含两条 C18 饱和脂肪酸链的两性离子磷脂凭借约 55℃ 的高相变温度赋予脂质体与脂质纳米颗粒LNP优异的膜稳定性成为核酸递送体系中最经典的结构磷脂。在 mRNA 疫苗、siRNA 及基因编辑递送研究中DSPC 常用于构成 LNP 骨架外层对颗粒稳定性、包封率与转染效率起到了关键作用。本文梳理 DSPC 的理化特征、结构功能与标准 LNP 构建方案为核酸递送体系研究提供实验参考。一、DSPC的分子作用机制DSPCAbMoleM10121分子量 790.16两条硬脂酰链使其在室温下处于致密的凝胶相膜弯曲刚度大不易形变。在经典四组分 LNP 体系中可电离脂质负责结合核酸并在内涵体酸性环境解离、胆固醇填充脂质间隙以增强包封与膜稳定性、PEG-脂质控制粒径与循环时间而 DSPC 主要分布于颗粒外层发挥三重功能其一以高相变温度锚定颗粒骨架显著降低储存与血清环境中的颗粒解离其二平衡可电离脂质的流动性使粒径分布更均一其三参与内涵体膜相互作用辅助核酸胞质释放。研究表明以 DSPC 替代较短或不饱和链磷脂如 DOPE 、POPC 虽略降形变能力但包封率与血清稳定性显著提升。二、DSPC在细胞层面研究中的应用以微流控快速混合为核心的 LNP 制备工艺中将 DSPCAbMoleM10121、可电离脂质如 SM-102 、胆固醇与 PEG-脂质如DSPE-mPEG2000按 10:50:38.5:1.5 摩尔比溶于乙醇相与含 mRNA 的酸性柠檬酸缓冲液等体积快速混合即可自发组装成粒径 80~120 nm、PDI0.2 的均一颗粒包封率通常可达 90% 以上。在肝癌细胞靶向、肺靶向等组织特异性 LNP 研究中调节 DSPC 占比可改变颗粒在血清中的蛋白冠组成进而影响器官分布。DSPC 还能广泛用于脂质体的一些其它特性研究如膜相行为、脂质蛋白相互作用、跨膜转运机制等物理生化课题是连接纳米医药与膜生物物理的工具分子。在转染相关的脂质体研究中发现DSPC 占比在 5%15% 区间内能显著改变 LNP 的转染效率与细胞毒性平衡并且发现DSPC 占比过低将导致脂质体稳定性不足而过高则内涵体逃逸受限在 HEK293T细胞转染实验中该配方48 h的荧光素酶表达量较DSPC占比低于5% 的对照配方提高约 1.8 倍且细胞活力维持在 95% 以上。粒径效率分析显示DSPC 占比在 10% 附近转染效率达到峰值过高或过低均导致表达量下降为配方优化提供了明确的实验依据。三、DSPC在动物实验研究中的应用在动物层面含 DSPCAbMoleM10121的LNP体系已构成核酸递送研究的经典平台。Pardi 等学者于 Nature 报道以 DSPC 为结构磷脂的 LNP 包裹核苷修饰的寨卡病毒 mRNA单次注射即可在小鼠体内诱导高水平的中和抗体实现病毒攻击下的有效保护该工作确立了 DSPC 四组分 LNP 作为 mRNA 疫苗递送载体的经典范式。此后大量研究沿用这一骨架考察不同器官靶向配体、可电离脂质替换与给药途径对体内抗体表达和分布的影响。四、DSPC相关细胞实验文献参考举例该方案适配 LNP-mRNA 构建、包封表征与细胞转染效率评价。体系组成可电离脂质/DSPC/胆固醇/PEG-脂质 50/10/38.5/1.5摩尔比氮磷比约 6:1 投料 mRNA荧光素酶 mRNA 或 eGFP mRNA检测指标与方法微流控混合法制备 LNPRiboGreen 法测定包封率动态光散射DLS测定粒径与 PDIHEK293T 或 HeLa 细胞转染后 24~48 h 检测荧光素酶表达或流式定量 eGFP 阳性率CCK-8 评估细胞毒性。给药浓度mRNA 0.1~1 μg/mLLNP 与细胞孵育 24 h处理时长转染 24~48 h 后检测表达参考文献Kulkarni J A, et al. Design of ionizable lipids to overcome the limiting step of endosomal escape: application in the intracellular delivery of mRNA. Journal of Controlled Release, 2018, 294: 268-277.*注上述方法来自公开文献仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同请参考其他文献调整。五、DSPC相关动物实验文献参考举例该方案适用于 LNP-mRNA 体内表达分布与核酸递送机制研究。动物模型C57BL/6 小鼠LNP-mRNA 体内表达研究模型给药配制LNP 以无菌 PBS 稀释至工作浓度给药剂量包封荧光素酶 mRNA 的 LNP0.5~5 μg/只给药方案尾静脉注射给药后 6~24 h 活体生物发光成像检测肝、脾等器官表达分布可进一步构建 LNP-mRNA 疫苗模型评价抗原表达水平与体液免疫应答强度。参考文献Pardi N, et al. Nucleoside-modified mRNA delivered in lipid nanoparticles protects against Zika virus infection. Nature, 2017, 545(7655): 505-509.*注上述方法来自公开文献仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同请参考其他文献调整。总结综上DSPCAbMoleM10121以高相变温度与稳定的骨架功能成为 LNP递送体系中重要的结构磷脂。无论是 mRNA 疫苗研究、基因编辑递送还是膜生物物理基础研究DSPC 都是配方设计的重要材料为核酸等生物活性分子的递送体系提供了坚实的化学基础。*本文所述均为科研试剂仅供科学研究参考参考文献[1] Semple S C, et al. Rational design of cationic lipids for siRNA delivery. Nature Biotechnology, 2010, 28(2): 172-176.[2] Pardi N, et al. Nucleoside-modified mRNA delivered in lipid nanoparticles protects against Zika virus infection. Nature, 2017, 545(7655): 505-509.[3] Kulkarni J A, et al. Design of ionizable lipids to overcome the limiting step of endosomal escape: application in the intracellular delivery of mRNA. Journal of Controlled Release, 2018, 294: 268-277.[4] Kulkarni J A, Cullis P R, van der Meel R. Lipid nanoparticles: enabling gene therapeutics. Pharmaceutical Research, 2018, 35(3): 57.[5] Kim J, Jozic A, Sahay G. Naturally derived membrane lipids impact nanoparticle-based messenger RNA delivery. Cellular and Molecular Bioengineering, 2020, 13(4): 463-474.[6] Hashemzadeh H, et al. Study of structural stability and formation mechanisms in DSPC and DPSM liposomes: a coarse-grained molecular dynamics simulation. Scientific Reports, 2020, 10: 1837.