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2023年3月4日，科镁信生物联合首创人&副总裁张翼博士在基因治疗闭门钻研会—尊龙凯时核酸药物研发专场中做了主题为《阳离子脂质高通量定制化筛选》的报告，本文凭证专家报告内容整理，并经专家审核确认。
嘉宾简介
张 翼 博士
科镁信生物联合首创人&副总裁
2021年回国，联合提倡建设科镁信生物，担当副总裁，认真公司战略妄想，向导开发非病毒基因递送平台。
张博士在Translate Bio（现赛诺菲）、Codiak和Beam therapeutics拥有10年的药物递送履历，专注于核酸疗法递送手艺。在他的整个职业生涯中，他致力于开发用于种种核酸治疗的LNP运送平台。在Translate Bio和Beam Therapeutics，他是脂质发明团队的领先科学家，并揭晓了15项关于新型阳离子脂质的专利。他在三个mRNA LNP IND中施展了要害作用，并推进至临床。在科迪亚克，他向导了外泌体和核酸纯化的事情。
张博士在复旦大学获得高分子科学理学士学位，在德克萨斯大学达拉斯西南医学中心获得生物工程博士学位，在麻省理工学院和康奈尔大学接受了4年的药物递送博士后培训。
核酸药物最大的问题就是稳固性问题，我们知道RNA药物是一其中心体，不稳固性是其与生俱来的一个弱点，也是生物进化当中对生命康健的一种�；�。那若是要把一个不稳固的RNA这样一其中心体做成药的话，那么一个有用的�；は低尘褪呛苁侵饕�。核酸药物可以概略上分为小核酸和大核酸两种，第一个被批准的siRNA药物着实是用LNP来递送的，但厥后发明，小核酸是可以通过化学合成的，它的主链可以通过化学修饰而变得更稳固。LNP就不是一个须要的起到�；ぷ饔玫牡菟驮靥�。可是关于mRNA或者其他的大核酸来说，化学修饰就不是一个可行的选择，由于mRNA主链不可举行任何的修饰，它的不稳固性是与生俱来的。那么LNP对大核酸来说照旧很是主要的一个递送载体。
现在LNP临床阶段已验证的应用主要有被批准的Onpattro(siRNA)以及针对COVID-19的mRNA疫苗，同时在各管线产品中尚有一些拓展应用，如CRISPR/Cas基因敲除、基因编辑/基因敲入、RNA编辑、环状RNA、体内Car-T和肿瘤疫苗。
可是着实所有潜在的核酸药物，包括siRNA和mRNA，以及DNA都是LNP可递送的潜在工具，只要带正电，LNP就能对它举行有用包裹和递送。
图1 LNP的结构及其应用
我们人体的一些疾病是由于卵白翻译不正常造成的，不管是过高照旧过低，我们都可以通过这个RNA药物来对它举行治疗。以是这个应用场景是很是普遍的。差别的核酸差别的给药方法以及差别的靶向性等这些因素是要靠尊龙凯时递送系统来实现的。第一步就是要把核酸药物准确地、高效地递送到病灶，从而对疾病举行治疗。现在有越来越多的证据证实，LNP可以有用地把核酸药物递送到差别的组织、差别的器官。
那各人对现在对这个阳离子脂质的主要性和价值的熟悉也越来越多，有许多工厂和一些新兴的公司，都会接纳一个对外相助或者收购的形式去填补其在LNP这一块的缺失。在当下LNP研发情形中，照旧有一些挑战和机缘，可以说挑战和机缘是共存的。其中两个是很主要的，第一个是我们要有自有专利的阳离子脂质，具有全球FTO和独吞性，就是我们常说的被卡脖子的一个手艺环节。第二个是我们一定要找到适合差别应用场景的LNP来知足差别的组织靶向性，从差别的给药途径来做出适合差别应用条件的基因治疗表。
着实从2000年时,各人就已经对LNP举行研发了，可直到2020年，由于新冠，我们才有了第一个LNP作为递送系统的mRNA药物被批准。相对来说，这个生长照旧较量缓慢。那制约LNP生长的因素主要有以下三方面因素，差别的制约因素也决议了我们接纳差别的战略。
我们知道，阳离子脂质的结构关于LNP的递送效率是至关主要的。各人也在实验设计差别结构的阳离子脂质，可是到现在为止，各人都没能建设一个有用的构效关系。我们不知道怎样结构的阳离子脂质具有高效的递送效率，具有特殊的靶向性。为解决这个问题，我们接纳网筛的战略。也就是说，若是我们筛100个，筛不到，那我们就筛200个、500个，甚至1000个，直到筛到我们想要的结构。简言之，就是我们筛得越多、越快，就会有更高的机率获得一个我们想要的阳离子脂质。
我们在细胞实验上，好比筛选出较量好的阳离子，就可以把它放到动物体内去做表征的时间，发明这个药效完全是一个相反的效果。细胞实验很是好，然后动物实验当中没有任何卵白表达。也就是说，在LNP的研发历程当中，我们没有步伐使用古板的高通量、低本钱的细胞实验对其举行一个预筛选，那我们只能在这个低通量和高本钱的动物实验上对它举行表征。
前面提到LNP的应用场景有许多差别的核酸载荷、差别的给药方法。也就是说，每一种应用场景着实对LNP都有一个特殊的需求。我们发明差别的核酸、差别的给药方法，对差别的LNP有差别偏好。这就使得我们要去对LNP举行一个定制化的开发，让它适合差别的应用场景。
基于这三个因素，我们以为古板研发思绪不适用于LNP。理想的LNP研发平台需要知足以下几点：
1. 强盛的阳离子脂质库；
2. 高通量体内筛��；
3. 针对载荷、靶点以及给药方法的定制化开发。
其中三大焦点能力主要体现在：
我们设计新型脂质骨架结构，月产出100-1000种高纯度阳离子脂质体来举行内部高通量筛选，并且围绕新型脂质体结构申报具有全球手艺壁垒的知识产权。
可应用于递送效率以及差别组织靶向性的动物水平的高通量筛选平台，可以举行高效筛选通量可达逐日上百种LNP，且有用节约本钱。
我们针对差别脂质体结构开发最优制剂工艺，接纳新型生产工艺付与LNP特殊功效，使用坚实的工艺放大生产工业履历。
这三大焦点能力需要解决的事情、实现的目的有两个：更高递送效率、更好耐受性的肝靶向阳离子脂质；具有高效肝外靶向的阳离子脂质。
我们这样LNP筛选平台能够资助我们去解决到一些古板研发手段所不可解决的问题。这个筛选的起点都是从我们具有自主知识产权的阳离子脂质库最先的。我们会对所有合成出来的阳离子脂质，通过静脉给药的方法，举行一个体内药效的初筛，获得高药效脂质。然后我们再见把这部分筛选出来阳离子脂质，在动物实验上举行进一步的筛选。好比，除了静脉给药方法，我们也会考察其他的给药方法，看差别LNP适合哪种给药方法，我们同样也会从核酸载荷和靶向性方面举行定制化筛选。然后我们还将这些LNP举行进一步的耐受性筛选。最终筛选到的少数LNP被以为是药效高、耐受性好的LNP。（如图2）
图2 科镁信LNP筛选流程
通过设计并筛选“成千上万”个阳离子脂质，我们能：
1.凭证差别应用定制LNP；
2.拓宽新的专利空间；
3.加速建设基于大数据剖析获得的构效关系，从而指导阳离子脂质结构设计。
接下来，张翼博士还分享了科镁信LNP高通量筛选平台取得的一些希望。首先是高通量合成和筛选方面，在已往的半年多时间内，我们已经合成并筛选了700个自主知识产权的阳离子脂质，并希望在今年年底，这个数目能够抵达2500个，筛的更多，筛的更快，从而获得更好的阳离子脂质结构。
同时我们也评估了这些我们设计出来的阳离子脂质的体内核酸递送效率，找到了有80个阳离子脂质，体现出了比MC3 LNP更高的卵白表达效率，其中有两个LNP是抵达十倍的翻译效率。那我会把这80个LNP放到其他的应用场景上，举行进一步的筛选。那我们针对这80个LNP当中挑选出适合差别应用场景的LNP，即举行定制化筛选。好比适合静脉给药的CPL-180和CPL-092, 适合肌肉给药的CPL-457, 适合基因编辑工具的CPL-455，以及适合靶向T细胞的CPL-180等。
除了阳离子脂质筛选呢，我们也会使用我们奇异的工艺开发优势解决LNP现在的一些短板。
1. 第一个优势就是解决耐受性问题。我们知道阳离子脂质是作为一个带正电的小分子，它的生物清静性、耐受性始终是被各人诟病了一个地方。各人接纳一个战略就是一直的降低它的剂量往复减缓这个问题。但降低剂量的同时，又将泛起一个药效问题。而我们就可以用相同的LNP去做到更高的卵白表达。从数据看，科镁信独吞的生产工艺可提高MC3 LNP和ALC-0315 LNP的体内药效，在药效和耐受性之间取得一个平衡。
2. 第二个优势就是我们通过自主工艺的开发，做出了稳固的LNP，同时我们发明在老鼠体上还具有更高的卵白表达效率。数据证实，获得的稳固PEG-free ALC-0315 LNP有更高的体内药效。由于我们知道LNP和mRNA药物通常是需要重复给药的，那人体内的anti-PEG抗体会识别并扫除所有LNP。在我们以往的研发历程中，发明LNP给药次数越多，药效就会降低。那若是我们做出一个稳固的PEG-free的LNP，就能从泉源上去解决这个问题。
3. 第三个优势是我们通过工艺开发方法，通过增添LNP外貌修饰，抵达自动靶向性。到现在为止，LNP都是被动的靶向。解决这个问题步伐就是增添LNP外貌的修饰。主要一个难点就是怎么将靶头接到LNP的外貌。由于我们知道LNP是使用正电和负电的相互吸引，来形成一个自组装的结构。若是我们把一个富集电荷的结构（如多肽），接到LNP外貌上的话，会极大地影响LNP的稳固性，不可够稳固保存，就不可工艺放大。
然后另外一点是，我们知道许多这种带有自动靶向性的靶头、带有功效性的靶头，通常都是带正电的。在我们古板的工艺下，这些带正电的靶头会倾向于和带负电荷的核酸连系成complex，而不是凭证我们设计自动的去待在LNP的外貌。以是说这个LNP的外貌修饰是较量难做到的一个事情。那现在我们也是通过一些工艺的优化，做出多肽修饰的LNP。我们发明没有修饰的LNP，它在脾脏上面是没有任何的表达。然后我们修饰之后，我们可以看到脾脏的卵白表达有极大的提高。实验批注，外貌修饰的LNP体现出自动靶向性。
最后张翼博士总结了科镁信阳离子脂质高通量筛选平台的三个驱动引擎：
每月能生产~1g mRNA以支持体内筛选实验。工艺开发至百克级别 mRNA生产，以支持管线开发。单通道混淆生产达20g LNP。
每周300只小鼠协助体内筛选。并且具有超10种差别给药方法举行定制化筛选。
每月测试1-2个新的脂质家族 ；每月合成200个高纯度科镁信专利结构脂质；每月合成~1000个LNP。我们相信在这三个引擎的推动下，科镁信以后能更好地去迭代阳离子脂质，然后找出适合我们临床应用的阳离子脂质。
LNP是核酸类药物的焦点和价值所在。但阳离子脂质结构设计鲜有指导原则、体内筛选实验低通量和高本钱、以及缺乏针对差别核酸载荷/给药方法的定制化开发这个三方面制约了LNP的生长�；谥圃家蛩�，科镁信LNP团队设计新型脂质骨架结构，建设高通量LNP筛选平台，开发最优制剂工艺，实现获得更高递送效率、更好耐受性的肝靶向LNP，以及具有高效肝外靶向的LNP的目的。
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