看過相聲的各位一定都曾被負責逗哏的相聲演員逗得捧腹大笑，而捧哏更多的是充當一個綠葉和“推波助瀾”的作用。
郭德綱和于謙在表演（來源：網路）
如果把一種療法比作相聲演員中的逗哏，那麼遞送工具就是完成“相聲”的優秀捧哏。在mRNA療法領域更是有一個“鐵桿”捧哏——脂質奈米顆粒（LNP）。為什麼說它是鐵桿，是因為基因療法可以搭乘各類病毒進行療法的開發，例如AAV病毒、AdV病毒、LVV病毒等，不同的適用領域有著不同的優勢載體，有的還可以直接透過物理手段遞送。但是如今風頭正盛的mRNA，常伴在側的最佳拍檔基本都是LNP。
為什麼弱水三千，mRNA療法只取LNP一瓢飲呢？
LNP的誕生與發展
上世紀80年代，英屬哥倫比亞大學的Pieter Cullis教授在研究中發現抗癌藥物可以擴散並停留在脂質體（liposome）中，而且這些脂質體在注射到患癌症動物體內後會穿過腫瘤脈管系統進入細胞並將藥物釋放出來。脂質體是由磷脂雙層製成的中空球形囊泡，細胞膜的基本結構也是磷脂雙分子層，因此脂質體具有很好的生物相容性。
Cullis團隊最初希望利用脂質體把一些有毒的抗癌藥物安全地遞送到腫瘤中，後來在90年代中期，他們開始嘗試利用脂質體遞送更大的分子，如核酸藥物（DNA或RNA）。
Pieter Cullis（來源：英屬哥倫比亞大學）
彼時遺傳學的研究如火如荼，利用核酸藥物從基因水平開發疾病的治療方法成為一個新興的研究方向，但是用傳統的脂質體向細胞內遞核酸顯然不太行，因為核酸是帶負電的，天然脂質也都帶負電，這意味著二者不會很好地結合。想要解決這個問題需要向脂質體中新增帶正電荷的脂質來平衡帶負電荷的核酸，然而自然界中並沒有陽離子脂質，而且帶正電的脂質毒性很大，會將細胞膜撕裂。
Cullis團隊開發出了一種在特定條件下才帶電的新型脂質，這種脂質在酸性（低）pH值的環境下帶正電，此時能與帶負電的核酸很好地結合，但在血液（生理pH環境）中呈中性，能減少陽離子脂質的毒性作用。而且當使用微流體將溶解在乙醇中的脂質與溶解在酸性緩衝液中的核酸混合時，脂質與核酸能自發形成LNP。
LNP能透過內吞作用被細胞吸收，並且脂質在低pH值下具有可電離性，再透過內體逃逸將其所遞送的藥物釋放到細胞質中。
此後，經過不斷地最佳化，LNP逐漸應用在多種核酸藥物的遞送中。2018年，FDA批准了第一款使用LNP遞送的核酸藥物patisiran，這是一款RNA干擾療法，用於治療轉甲狀腺素蛋白家族性澱粉樣多發性神經病（TTR-FAP），這也是FDA批准的第一款siRNA藥物。
mRNA疫苗或藥物在體內發揮作用的關鍵在於避免被機體免疫系統當作外來侵略者而清除掉，除了Katalin Karikó和Drew Weissman對mRNA結構做出的關鍵修飾，LNP對於mRNA胞內功能的發揮也起著非常重要的作用，不僅可以保護mRNA免於降解，還可以讓核酸進入細胞。
來源：參考資料[2]
輝瑞/BioNTech、Moderna的新冠mRNA疫苗使用的LNP是4種脂質分子的混合物，其中3種有助於提高粒子的結構和穩定性，第4種是可電離脂質，這些脂質分子大都帶有正電，與帶負電的mRNA結合，並能在血液的鹼性環境中失去電荷，從而大大降低毒性作用。
LNP開發現狀
Pieter Cullis教授作為LNP的先驅人物，由他或他實驗室成員創立的LNP技術開發公司非常多，包括Acuitas Therapeutics、Arbutus Biopharma、Precision NanoSystems、AbCellera等。其中，輝瑞/BioNTech和CureVac開發的mRNA疫苗所用的LNP均來源與Acuitas，AbCellera正與禮來合作開發新冠抗體療法。
大節點代表相關實體，邊代表兩個實體之間的協議或專利。實體周圍較小的節點代表被確定為與基礎疫苗技術相關的專利。UPenn，賓夕法尼亞大學；UBC，英屬哥倫比亞大學（來源：參考資料[5]）
截止2021年10月9日，全球有超60個mRNA疫苗/藥物進入臨床，這些疫苗/藥物大都使用了LNP及其變體進行遞送，而且LNP還可被用於其它核酸藥物以及CRISPR基因編輯器的遞送中。
mRNA疫苗/藥物開發公司現狀，資料截止2021年10月9日
如今，全球mRNA研發逐漸興起，隨著眾多海外人才歸國創業，國內LNP技術開發公司也呈星星之火之勢。作為mRNA遞送的黃金拍檔，LNP技術在得到了更多的注目和研發力量的投注後，也更有潛力獲得更大的突破。
專家點評
高田生物創始人兼CSO
徐宇虹博士
徐宇虹博士：高田生物創始人兼CSO，北京大學學士，紐約州立大學博士。從事脂質奈米載體研究近 30 年，研究生期間首次提出並發表了陽離子脂質內含體逃逸理論，作為LNP基因轉染機理沿用至今。曾任美國Chiron Corp製劑研究員，默沙東高階研發科學家、GSK（上海）研發中心轉化醫學總監、上海交通大學特聘教授。發表學術論文百餘篇，作為主要發明人獲得授權專利近五十項。
LNP的獨特優勢
對比病毒載體，LNP的優勢包括基本沒有預存（pre-existing）免疫原性、被天然免疫機制干擾的機制較少、不會被野生或重組的活病毒的汙染以及隨機整合到基因組的風險小等。對比其他奈米載體，LNP的優勢是研究人員對使用脂質載體遞送藥物的研究已很深入，對原料的控制、工藝開發、載體的質量標準、安全性評價等都有很多經驗，並且LNP具有清晰的開發路徑。
亟需克服的挑戰
無論是脂質體還是脂質奈米粒，都已經有近三十年的發展和應用歷史。其中Cullis教授團隊有很多貢獻，但也有很多其他開拓者，積累了很多成功的經驗和失敗的教訓，所以LNP今天被“只取一瓢飲”，應該感謝所有這些先驅打下的基礎。
LNP發展到現在，進一步突破的瓶頸是需要針對不同的應用最佳化其體內的分佈與藥效/毒性間的關係（PK-PD/TX）。病毒載體有tropism（向性），LNP也有其固執的習慣，比如對肝、脾以及網狀內皮系統（RES）的向性和組織間質中的擴散侷限，如何針對這些問題設計更好的載體，擴大藥物和基因遞送的應用範圍，最佳化載體針對靶細胞的有效遞送，減少針對非靶細胞的無效遞送，都是我們未來努力的方向。
高田生物的佈局
高田生物有一套完整的LNP研發、生產和質控體系，主要進行自有管線的開發，也開展一些戰略合作專案和對外授權。目前高田生物自有管線中兩個小分子化合物的脂質體（liposome）已進入臨床研究，還有一個抗體脂質體產品正在IND。後面的管線中將有包括mRNA藥物在內的更多LNP複雜製劑產品。
未來發展的期待
核酸藥物的另外一個名稱叫基因治療，包括RNAi在內的特異性基因調控和編輯分子都可以被歸為基因治療。這個領域有過酷暑也有過寒冬，其突破的前提還應該是科學家們對疾病發病機理和基因調控技術研究的進步，希望這個酷夏之後是收穫的金秋。
將療法和遞送工具分別比作“逗哏”和“捧哏”很有意思，實際上，首先笑話要好笑，“捧哏”才有意思，但是“捧哏”的人如果不懂笑話，瞎捧也不行。兩個角色必須配合得天衣無縫，才能有一個好作品。期待未來能有更多針對人類健康的痛點的藥物被研發出來，也希望能看到更多的LNP被應用到這些藥物中。
參考資料：
[1] Tenchov R., Bird R., Curtze A.E., et al. Lipid Nanoparticles—From Liposomes to mRNA Vaccine Delivery, a Landscape of Research Diversity and Advancement. ACS Nano (2021)
[2] Buschmann M.D., Carrasco M.J., Alishetty S., et al. Nanomaterial Delivery Systems for mRNA Vaccines. Vaccines (2021)
[3] Without these lipid shells, there would be no mRNA vaccines for COVID-19（來源：c&en）
[4] Horejs, C. From lipids to lipid nanoparticles to mRNA vaccines. Nature Reviews Materials (2021)
[5] Gaviria, M., Kilic, B. A network analysis of COVID-19 mRNA vaccine patents. Nature Biotechnology (2021)
