“可编程蛋白冠+蔗糖玻璃化”让mRNA-LNP经受多次冻融与−80 °C长期储存

International Journal of Pharmaceutics 发表张孝兵团队最新研究：通过重组ApoE3蛋白冠与蔗糖玻璃化双策略，mRNA-LNP在多次冻融与−80 °C长期储存条件下依旧保持关键质量属性与转染活性，为全球化供应与多中心临床提供更稳健的制剂底座。

【2025年10月16日】 近日，International Journal of Pharmaceutics 在线发表我团队论文《Recombinant ApoE3 corona plus sucrose vitrification endows mRNA-LNPs with Freeze–Thaw and −80 °C stability》。研究显示：在mRNA-LNP外层可编程组装重组ApoE3蛋白冠，并配合蔗糖玻璃化的冷冻保护工艺，可显著提升制剂在反复冻融与−80 °C长期储存场景下的稳定性与功能一致性。

为什么这很难？

mRNA-LNP对低温“又爱又恨”：

• 低温抑制mRNA水解，但冻融会诱发相分离、聚集与界面应力，破坏纳米结构与表达活性。

• 行业共识：要实现规模化与更宽温区链路，必须同时解决处方保护与冷冻/复融曲线。

我们做了什么？

双轮驱动的工程化路径：

1. ApoE3“蛋白冠”：在LNP表面构建可控蛋白冠，优化生物界面相容性与体液环境的稳定性，降低血清/蛋白置换造成的结构波动。

2. 蔗糖玻璃化：以蔗糖为主的玻璃化/冷冻保护体系，减少冰晶与界面应力对纳米结构的损伤，拓展复融工艺窗口与现场制备容错。

关键结果：

• 冻融稳定性：经3次冻融后，包封率保持≥80%，体外表达活性保持≥80%。

研究亦与既有工作相呼应：ApoE类蛋白与LNP相互作用可驱动结构/组成重排，从而影响体内递送与分布；在此基础上进行“预制/可编程”蛋白冠，可将生物冠层从“被动形成”转为“工程可控”。

从分子到工艺：我们的可交付清单

• 配方与QbD筛选：可电离脂质/辅助脂质/PEG脂质配方库+DoE，快速迭代包封率、粒度与渗透性等CQA；配套体内外表达评价。

• 蛋白冠工程：重组ApoE3等冠层构建、结合量与置换动力学、血清稳定性与功能读出；按给药通路（肌注/静脉/眼科/吸入）定制。

• 冷冻/玻璃化平台：蔗糖等糖类体系的渗透压与降温曲线设计、冻融循环、−80 °C深冷、冷链运输与现场快速复融SOP。

• 分析方法学与稳定性：粒径/PDI/包封率、浊度/可见异物、RNA完整性、表达活性、加速与应力稳定性；研发—转产一致性控制。

• 放大与合规：微混合/微流控路线的“等几何”参数迁移、批间一致性；符合GMP转化需求的工艺包与验证方案。

知识产权与合规

• 路线相关专利已布局并获授权：如“脂质纳米颗粒冷冻保护剂”（ZL202510265291.5）等；ApoE3相关LNP构型思路具备公开/授权专利支撑。

• 可提供FTO初筛意见与注册策略建议（质量标准、稳定性设计与申报资料框架）。

典型应用场景

1. 疫苗与应急储备：扩大可用温区、提升现场部署效率。

2. 复杂给药通路：利用蛋白冠调控组织/细胞亲和性，支持眼科、中枢、肺部等难递送系统。

3. 多中心临床：更强的制剂稳健性，降低跨区域运输与现场制备用的失效风险。

参考文献：

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3.     Schoenmaker L, Witzigmann D, Kulkarni JA, Verbeke R, Kersten G, Jiskoot W, Crommelin DJA. mRNA-lipid nanoparticle COVID-19 vaccines: Structure and stability. Int J Pharm. 2021 May 15;601:120586.

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5.     Sebastiani F, Yanez Arteta M, Lerche M, Porcar L, Lang C, Bragg RA, Elmore CS, Krishnamurthy VR, Russell RA, Darwish T, Pichler H, Waldie S, Moulin M, Haertlein M, Forsyth VT, Lindfors L, Cárdenas M. Apolipoprotein E Binding Drives Structural and Compositional Rearrangement of mRNA-Containing Lipid Nanoparticles. ACS Nano. 2021 Apr 27;15(4):6709-6722.