双重功能海藻糖策略增强mRNA-LNP稳定性并缩小体内外疗效差距的创新研究

　　本研究针对mRNA疫苗冻干过程中传统外源添加海藻糖无法兼顾LNP胶体稳定性和mRNA化学完整性的难题，创新性地提出将海藻糖同时负载于LNP内部与外部。该策略通过形成玻璃化基质保护LNP结构，并通过氢键作用稳定mRNA分子，显著降低储存期降解。更重要的是，共递送的海藻糖能有效缓解LNP诱导的氧化应激（降低ROS/MDA，提升GSH/SOD），下调Nrf2表达，从而突破冻干mRNA疫苗体内外疗效差异的瓶颈。该研究为开发无需复杂冻干工艺的稳定mRNA疫苗提供了普适性解决方案。

　　

在疫苗研发领域，mRNA技术因其快速响应优势成为应对突发传染病的有力武器。然而脆弱的mRNA分子易受水解和氧化损伤，现有冻干技术虽采用海藻糖等保护剂，但仅能维持脂质纳米粒(LNP)的物理稳定性，无法阻止mRNA化学降解，更棘手的是冻干后疫苗体内疗效常显著低于体外实验数据。这种"体外-体内鸿沟"严重制约了mRNA疫苗在资源匮乏地区的分发应用。

针对这一系列挑战，Xu-Han Liu等人在《npj Vaccines》发表的研究提出革命性的"双功能海藻糖"策略。不同于传统外源添加方式，该团队将海藻糖同时封装于LNP内部与添加在外部。冻干过程中，外部海藻糖形成玻璃态基质保护LNP结构，内部海藻糖则通过氢键替代水分子与mRNA结合，实现分子层面的稳定。更巧妙的是，这种设计使得海藻糖能与mRNA共递送至靶细胞，通过调控氧化应激通路增强表达效率，从而破解了冻干疫苗体内外效果不一致的行业难题。

研究采用纳米沉淀-溶剂蒸发法制备海藻糖负载LNP(TL-LNP)，通过动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征纳米颗粒特性，使用RiboGreen荧光法检测mRNA包封率。体内外转染实验采用荧光素酶报告系统，通过IVIS小动物成像定量分析蛋白表达。氧化应激指标(ROS、MDA、GSH、SOD)通过商业试剂盒检测，Nrf2通路激活情况通过Western blot和免疫荧光分析。

Preparation and characterization

研究显示TL-LNP粒径(154.3±1.3nm)与常规LNP相当，但海藻糖包封率达17.7±0.9%。透射电镜证实其完整核壳结构

。值得注意的是，TL-LNP在HEK293T细胞中的转染效率显著高于传统LNP(p<0.0001)，且能递送更多海藻糖入胞(**p<0.01)，这为后续功能研究奠定基础。

Freeze-drying optimization

-80°C预冻处理的冻干TL-LNP(FDTL-LNP)复溶后粒径(179.5nm)和PDI(0.14)保持最佳，凝胶电泳显示mRNA完整性显著优于仅外添海藻糖的FDTM-LNP。4°C储存4周后，FDTL-LNP体内荧光素酶表达仍达新鲜LNP的341%，而FDTM-LNP降至76%(**p<0.01)，证实内部海藻糖对长期稳定的关键作用

。

Oxidative stress modulation

TL-LNP处理组细胞内ROS阳性细胞比例显著降低，抗氧化指标GSH(↑46%)和SOD(↑38%)明显提升(*p<0.05)。Western blot显示其能同时下调胞浆和核内Nrf2表达

，证实海藻糖通过缓解LNP诱导的氧化应激增强转染效率。

这项研究开创性地利用单一辅料海藻糖实现三重功能：冻干保护剂、mRNA稳定剂和细胞保护剂。相比需要精密控制的传统冻干工艺，该策略仅需优化海藻糖负载浓度即可实现稳定化，大幅降低生产成本。更重要的是，其揭示的"氧化应激-转染效率"关联机制为核酸递送系统设计提供了新视角。该成果不仅解决了mRNA疫苗冷链运输的痛点，更通过"一箭三雕"的巧妙设计，为核酸药物的剂型开发树立了新范式。