Review Eur J Pharm Biopharm. 2024 Apr:197:114222. doi: 10.1016/j.ejpb.2024.114222. Epub 20. Februar 2024.
Kinetik der RNA-LNP-Abgabe und Proteinexpression
Abstrakt
Lipid-Nanopartikel (LNPs) auf Basis ionisierbarer Lipide sind die fortschrittlichste Technologie für den Transport von RNA, insbesondere mRNA, zu Zellen. LNPs sind wohldefinierte Kern-Schale-Partikel mit effizienter Nukleinsäureverkapselung, geringer Immunogenität und erhöhter Wirksamkeit. Während über die Struktur und Aktivität von LNPs viel bekannt ist, wird dem zeitlichen Ablauf von LNP-Aufnahme, zytosolischem Transfer und Proteinexpression weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Die LNP-Kinetik ist jedoch ein Schlüsselfaktor für die Transporteffizienz. Daher sind quantitative Einblicke in den mehrstufigen Weg von LNPs von Interesse, um den Transportmechanismus aufzuklären. Hier überprüfen wir Experimente sowie theoretische Modelle zum zeitlichen Ablauf von LNP-Aufnahme, mRNA-Freisetzung und Proteinexpression. Wir beschreiben den LNP-Transport als eine Abfolge stochastischer Transferprozesse und überprüfen ein mathematisches Modell der anschließenden Proteintranslation aus mRNA. Wir stellen Wahrscheinlichkeiten und Zahlen zusammen, die durch zeitaufgelöste Mikroskopie gewonnen wurden. Insbesondere die Live-Cell-Bildgebung auf Einzelzell-Arrays (LISCA) ermöglicht die Hochdurchsatz-Erfassung von Tausenden von individuellen GFP-Reporter-Expressionszeitverläufen. Die Kurven liefern die Verteilung der mRNA-Lebensdauer, der Expressionsraten und des Expressionsbeginns. Korrelationsanalysen zeigen eine inverse Abhängigkeit von Genexpressioneffizienz und Transfektionsbeginn. Abschließend diskutieren wir, warum der Zeitpunkt der mRNA-Freisetzung im Kontext der Ko-Freigabe mehrerer Nukleinsäurespezies, wie im Fall der mRNA-Koexpression oder der CRISPR/Cas-Geneditierung, entscheidend ist.
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