基于mRNA-脂质纳米颗粒的基因工程血小板与血液银行实践的兼容性研究
基于mRNA-脂质纳米颗粒的基因工程血小板与血库储存实践的兼容性研究
学术背景
血小板在止血、炎症、败血症和癌症等多种生理过程中发挥着重要作用。然而,由于其主要的止血功能,血小板输注主要用于治疗血小板减少症和出血。为了扩展血小板输注的临床应用,研究人员希望通过基因工程技术赋予供体血小板新的或增强的功能。此前的研究表明,使用含有mRNA的脂质纳米颗粒(mRNA-LNP)可以在非临床晶体溶液中对血小板进行基因修饰。然而,目前用于输血的血小板通常在血浆或添加血小板添加剂溶液(PAS)中储存,且储存条件为室温或4°C(用于急性出血)。因此,开发一种能够在血浆和PAS中直接转染血小板的mRNA-LNP系统,并使其与现有的血库储存实践兼容,具有重要的临床意义。
论文来源
该研究由来自多个机构的科研团队完成,主要作者包括Colton Strong、Jerry Leung、Emma Kang等,研究团队来自University of British Columbia、Versiti Blood Research Institute、Nanovation Therapeutics等机构。论文于2024年11月21日发表在《Blood》期刊上。
研究流程与结果
研究流程
血小板收集与储存
研究使用了两种类型的血小板浓缩物:一种是从4名ABO匹配的供体中收集的血小板,悬浮在100%血浆中;另一种是从7名ABO匹配的供体中收集的血小板,悬浮在Macopharma血小板添加剂溶液(PAS)中,血浆与PAS的比例为70:30。血小板在采集后1天进行转染实验。mRNA-LNP的制备与表征
研究人员优化了mRNA-LNP的配方,筛选了不同的离子化脂质、结构磷脂和聚乙二醇化脂质,以确定最适合在血浆和PAS中转染血小板的配方。通过流式细胞术、旋转血栓弹力测定法(ROTEM)和透射电子显微镜等方法对血小板的功能和形态进行了表征。血小板转染与功能测试
血小板在血浆、PAS70:30和100% PAS中进行了mRNA-LNP转染实验。研究人员评估了不同脂质成分对血小板转染效率的影响,并通过流式细胞术检测了血小板的激活状态、mRNA-LNP的摄取情况以及血小板的功能。血小板储存实验
转染后的血小板在室温(RT)和4°C条件下储存,研究人员在不同时间点检测了血小板的活化状态、mRNA表达水平、血小板计数、血液气体分析等指标,以评估储存对转染血小板的影响。
主要结果
血小板在临床储存溶液中的转染
研究发现,使用优化的mRNA-LNP配方(包含NTX-001离子化脂质、POPC结构磷脂和0.5% DMG-PEG2000)可以在血浆和PAS70:30中高效转染血小板。与之前的配方相比,优化后的mRNA-LNP在PAS70:30中的转染效率提高了3.3倍,在血浆中提高了4.1倍。血小板功能与储存稳定性
转染后的血小板在体外表现出与未转染血小板相似的凝血功能和形态特征。此外,转染后的血小板在室温和4°C条件下储存时,其活化状态、mRNA表达水平和凝血功能均未受到显著影响。特别是在室温储存条件下,转染血小板的mRNA表达水平在储存的第一周内逐渐增加,而在4°C储存条件下,mRNA表达水平在储存初期达到峰值后逐渐下降。血小板转染的规模化
研究还表明,mRNA-LNP转染技术可以扩展到生理浓度(250×10^6/mL)和超生理浓度(800×10^6/mL)的血小板,且转染效率与血小板浓度呈正相关。转染后的血小板在超生理浓度下仍保持良好的功能,未出现明显的活化或聚集现象。
结论与意义
该研究成功开发了一种能够在血浆和PAS中直接转染血小板的mRNA-LNP系统,并证明了其与现有血库储存实践的兼容性。这一技术的应用有望扩展血小板输注的临床应用,例如通过基因工程赋予血小板新的功能,如表达抗纤维蛋白溶解因子或抗肿瘤药物。此外,该研究还为未来开发基于mRNA-LNP的血小板产品和细胞疗法奠定了基础。
研究亮点
- 创新性:该研究首次实现了在血浆和PAS中直接转染血小板,突破了以往只能在非临床晶体溶液中进行转染的限制。
- 临床应用潜力:优化的mRNA-LNP系统与现有的血库储存实践兼容,为未来开发新型血小板疗法提供了技术支持。
- 规模化与稳定性:研究证明了mRNA-LNP转染技术可以扩展到生理和超生理浓度的血小板,并且转染后的血小板在储存过程中保持稳定。
其他有价值的信息
该研究还探讨了不同脂质成分对mRNA-LNP转染效率的影响,发现结构磷脂的饱和度和聚乙二醇化脂质的比例对转染效率有显著影响。此外,研究还发现,血浆中的蛋白质(如白蛋白)能够稳定血小板,减少转染过程中的活化现象。
这项研究为血小板基因工程和细胞疗法的发展提供了重要的技术突破,具有广泛的科学和应用价值。