Acidification-Induced Structure Evolution of Lipid Nanoparticles Correlates with Their In Vitro Gene Transfections.
Acidification-Induced Structure Evolution of Lipid Nanoparticles Correlates with Their In Vitro Gene Transfections.
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酸化诱导的脂质纳米颗粒的结构演变与其体外基因转染相关。
DOI：
10.1021/acsnano.2c06213
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发表时间：
2023-01-06
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Lu, Jian Ren
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Zongyi;Carter, Jessica;Santos, Luis;Webster, Carl;Walle, Christopher F. van der;Li, Peixun;Rogers, Sarah E.;Lu, Jian Ren
关键词：
用于增强基因递送的脂质纳米粒（LNP）的合理设计仍然具有挑战性，因为对其影响其细胞内行为和随后功能的制剂-结构关系的不完全了解。小角中子散射已被用于这项工作中，以调查其酸化（从pH值7.4至4.0）时，LNP封装质粒DNA的结构，因为会遇到在胞吞作用。结果显示，酸化诱导的结构演变（AISE）的LNP在不同的尺寸尺度上，涉及质子化的可电离的脂质，体积膨胀和水和脂质组分的重新分配。使用LNP的结构特征空间的相似性分析显示功能（通过细胞内荧光素酶表达测量）和AISE的程度之间的强正相关性，其通过不饱和辅助脂质的分数进一步增强。我们的研究结果揭示了AISE过程中发生的分子和纳米级变化，这些变化支撑了LNP的配方-纳米结构-功能关系，有助于合理设计应用导向的基因递送载体。
The rational design of lipid nanoparticles (LNPs) for enhanced gene delivery remains challenging because of incomplete knowledge of their formulation–structure relationship that impacts their intracellular behavior and consequent function. Small-angle neutron scattering has been used in this work to investigate the structure of LNPs encapsulating plasmid DNA upon their acidification (from pH 7.4 to 4.0), as would be encountered during endocytosis. The results revealed the acidification-induced structure evolution (AISE) of the LNPs on different dimension scales, involving protonation of the ionizable lipid, volume expansion and redistribution of aqueous and lipid components. A similarity analysis using an LNP’s structural feature space showed a strong positive correlation between function (measured by intracellular luciferase expression) and the extent of AISE, which was further enhanced by the fraction of unsaturated helper lipid. Our findings reveal molecular and nanoscale changes occurring during AISE that underpin the LNPs’ formulation–nanostructure–function relationship, aiding the rational design of application-directed gene delivery vehicles.
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DOI：
10.1038/s41578-021-00358-0
发表时间：
2021
期刊：
Nature reviews. Materials
影响因子：
--
作者：
Hou X;Zaks T;Langer R;Dong Y
通讯作者：
Dong Y
影响因子：
16.6
作者：
Jayaraman, Muthusamy;Ansell, Steven M.;Mui, Barbara L.;Tam, Ying K.;Chen, Jianxin;Du, Xinyao;Butler, David;Eltepu, Laxman;Matsuda, Shigeo;Narayanannair, Jayaprakash K.;Rajeev, Kallanthottathil G.;Hafez, Ismail M.;Akinc, Akin;Maier, Martin A.;Tracy, Mark A.;Cullis, Pieter R.;Madden, Thomas D.;Manoharan, Muthiah;Hope, Michael J.
通讯作者：
Hope, Michael J.
DOI：
10.1038/mtna.2012.28
发表时间：
2012-08-14
期刊：
Molecular therapy. Nucleic acids
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
14
作者：
Chan, Chia-Ling;Majzoub, Ramsey N.;Shirazi, Rahau S.;Ewert, Kai K.;Chen, Yen-Ju;Liang, Keng S.;Safinya, Cyrus R.
通讯作者：
Safinya, Cyrus R.
影响因子：
3.4
作者：
Brader ML;Williams SJ;Banks JM;Hui WH;Zhou ZH;Jin L
通讯作者：
Jin L