Breaking the final barrier: Evolution of cationic and ionizable lipid structure in lipid nanoparticles to escape the endosome

内体 核酸 合理设计 胞浆 细胞质 阳离子聚合 化学 药物输送 细胞生物学 生物物理学 生物化学 纳米技术 生物 细胞 材料科学 有机化学
作者
Kaitlin Mrksich,Marshall S. Padilla,Michael J. Mitchell
出处
期刊:Advanced Drug Delivery Reviews [Elsevier]
卷期号:: 115446-115446 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.addr.2024.115446
摘要

In the past decade, nucleic acid therapies have seen a boon in development and clinical translation largely due to advances in nanotechnology that have enabled their safe and targeted transport. Nanoparticles can protect nucleic acids from degradation by serum enzymes and can facilitate entry into cells. Still, achieving endosomal escape to allow the nucleic acids to enter the cytoplasm has remained a significant barrier, where less than 5% of particles within the endo-lysosomal pathway are able to transfer their cargo to the cytosol. Lipid-based drug delivery vehicles, particularly lipid nanoparticles (LNPs), have been optimized to achieve potent endosomal escape, and thus have been the vector of choice in the clinic as demonstrated by their utilization in the COVID-19 mRNA vaccines. The success of LNPs is in large part due to the rational design of lipids that can specifically break through endosomal barriers. In this review, we chart the evolution of lipid structure from cationic lipids to ionizable lipids, focusing on structure-function relationships, especially as they relate to endosomal escape. Additionally, we examine recent advancements in ionizable lipid structure as well as discuss the future of lipid design.
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