质粒-脂质纳米粒：一种用于体内外操纵神经元基因的有力工具

锘海生物科学

2019/04/15 11:48

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由于缺乏有效的基因递送工具，基因转染在神经科学领域受到了限制。最近，脂质纳米粒 (LNP) 作为在体内外均安全有效的核酸输送载体而引起了人们的兴趣。然而，脂质纳米粒的传统制备方法面临着许多挑战，例如操作人员差异，以及放大困难。在此，我们介绍了一种基于微流控的可放大 NanoAssemblr 平台，可重复、稳健地制备质粒-脂质纳米粒。质粒-脂质纳米粒实现了95%的转染效率，并在体内外实现了外源基因在难以转染的神经元中的高度表达。

通过脂质纳米颗粒进行基因输送

脂质纳米粒(LNP) 是一种可用于将核酸递送至细胞的平台。脂质纳米粒模拟通过内源性途径吸收的低密度脂蛋白(LDL)。脂质纳米颗粒对pH 值敏感，旨在将其荷载的药物释放到细胞质中。

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NanoAssemblr 系统

NanoAssemblr 平台采用微流控技术精确控制微升至毫升级规模的纳米颗粒制备。

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大鼠原代神经元中的体外GFP 表达

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共聚焦荧光显微结果显示在5 μg/mL ApoE 的情况下，用包封GFP 编码的质粒DNA 的脂质纳米粒处理后，MAP2 阳性神经元中的GFP 表达（绿色）。

大鼠大脑中的体内GFP 表达

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显示对10月龄FVB小鼠纹状体注射含GFP编码质粒DNA的脂质纳米粒后48小时GFP表达（绿色）的脑切片荧光显微照片。注射5 μl 3 mg/mL GFP质粒-脂质纳米粒制剂。用DAPI（蓝色）染色的细胞核、DiD（红色）染色的脂质纳米粒以及GFP表达（绿色）共定位于同一张图片内。脂质纳米粒摄取和GFP表达两者共定位于注射部位即纹状体中，并已扩散到周围其他区域，包括脑室系统和胼胝体在内的多个部位。

流式细胞分析显示 GFP 表达和颗粒摄取

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GFP+神经元的百分比表明质粒表达取决于剂量，剂量为0.6 ug/mL时百分比最高。

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对 GFP MFI 也观察到了同样的剂量反应模式，每次处理 n=3，采用Dunnett多重比较检验进行单因素方差分析，**** p<0.0001, ** p<0.005。

用包封GFP 编码质粒DNA 的脂质纳米粒处理过的DIV 7大鼠原代神经元中GFP表达的流式细胞分析。在高剂量(0.6 ug/mL) 下，超过60% 的神经元表达了GFP。GFP阳性百分比和GFP表达强度（平均荧光强度；MFI）均可通过GFP质粒-脂质纳米粒的剂量进行滴定测量。在有1 μg/mL ApoE的情况下处理48 小时后，进行流式细胞分析。

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DiD+神经元的百分比表明脂质纳米粒摄取取决于剂量，剂量为0.6 ug/mL时百分比最高。

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对 DiD MFI 也观察到了这样的剂量反应模式，每次处理n=3，采用Dunnett多重比较检验进行单因素方差分析，**** p<0.0001，** p<0.005。

对大鼠原代神经元中质粒-脂质纳米粒摄取的流式细胞分析。在DIV 7用含有质粒DNA的脂质纳米粒和荧光染料DiD对细胞进行处理。质粒剂量为0.6 μg/mL时，超过95%的神经元表现出脂质纳米粒摄取；在该剂量的十分之一(0.06 μg/mL) 下，摄取率超过85%。在有1 μg/mL ApoE的情况下处理48 小时后，进行流式细胞分析。

附加表征

未观察到脂质纳米颗粒存在细胞毒性

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