RNA 脂质体磷脂 DOTMA、DMG 应用

本文聚焦 RNA 脂质体磷脂 DOTMA、DMG-PEG2000，跟着 AVT 小编一起了解下 RNA 脂质体磷脂 DOTMA、DMG-PEG2000 有着怎样的应用！
近年来基因疗法、抗体疗法、免疫疗法等概念铺天盖地，随之大热的基因递送成为研究焦点。专注辅料开发的 AVT 小编本以为这是一个新兴领域，没想到简单调研后却发现早在三十多年前科研工作者就已经成功利用阳离子脂质辅料制备脂质体用于基因转染了。
 

RNA 脂质体磷脂 DOTMA
DOTMA 诞生于 1987 年，由 Felgner 等人合成出来并应用于 DNA 的递送。研究发现，DOTMA 制备的单室脂质体可高效包载 DNA 和 RNA 片段，包封率达 100%，并且能够很好的被细胞摄取进而表达目标基因，细胞水平上的转染效率较 DOTAP 高 10 倍。处方也更简单，不需要添加 DOPE 等 helper lipid。然而 DOTMA 早先并没有被国内阳离子脂质体研究者所熟知，反而 DOTAP、DC-CHOL 等应用更多。
DOTMA 中文名二油酰丙 ji 氯化三甲铵，构效关系上两条脂肪酸短链（C14）组成的脂质体较长链（C16 或 C18）有着更好的转染效果，结构式如下：
 

容易与它混淆的 DODMA 是 1，2-二油酰氧基-3-二甲基氨基 bing 烷，两者铵离子价位不同，带电荷密度不同，自然在用法和效果方面也不一样。
 

 

RNA 类药物的效果与选用的阳离子脂质材料密切相关，实验中遇到问题的时候不妨多试几种阳离子脂质材料呀。DOTMA 的基本信息是怎样的呢？
1、通用名称：DOTMA
2、商品名：DOTMA
3、中文名称：二油酰丙 ji 氯化三甲铵 
4、化学名称：1,2-双十八烯氧基-3-甲基铵 bing 烷（氯盐）
5、CAS 号：104872-42-6
6、生产商：艾伟拓（上海）医药科技有限公司 
7、分子式：C42 H84ClNO2
8、用途：阳离子脂质体 
9、性状：白色固体 
10、纯度：96% 以上 
11、分子量：670.575
12、熔点：35～38℃
13、保存条件：-20℃
14、注意事项：避免与强酸、强碱、强氧化性物质接触 
DOTMA 作为一种性能优秀的阳离子脂质材料被广泛应用于非病毒基因转染，如 Invitrogen 的转染试剂 Lipofectin。相较于 DOTAP、DC-CHOL、DODMA 等，它在拥有更高转染效率的同时细胞毒性也更小，因此在药用阳离子脂质体开发中的研究也越来越多。
DOTMA 分子结构上具有「较大尾扇，较小头部」的特性，在脂质体微观形态、体内稳定性以及与细胞膜相作用等方面较 DC-CHOL、DOEPC 等更好。DOTAP 也具有类似的结构性质，但 DOTAP 对 DNA/RNA 的包载效率不如 DOTMA，在同等药效下 DOTAP 剂量要比 DOTMA 高得多，随之而来的细胞毒性也就更大，安全性不如 DOTMA。RNA 脂质体的效果与其所用阳离子脂质的饱和度（双键数量）、侧链长度、头部基团、N 价态等因素密切相关，DOTMA 正是综合了这几方面的优势，因此具有很好的应用特性。一般处方设计时与胆固醇、PC 类磷脂和 PEG 化脂质合用。
 

 

有的小伙伴就好奇了，知道了 DOTMA 的基本信息，DOTAP、DC-CHOL 等产品的基本信息是什么呢？是不是想了解一下？不用着急，小编这就来告诉你！
DC-CHOL 的基本信息为：
1、中文名称：DC 胆固醇（供注射用）
2、商品名：DC-CHO
3、化学名称：3β-[N-(N',N'-二甲基胺乙基) 氨基甲酰基] 胆固醇盐酸盐 
4、分子式：C32 H57ClN2O2
5、生产商：艾伟拓（上海）医药科技有限公司 
6、CAS 号：166023-21-8
7、级别：试剂级 
8、用途：脂质体 
9、性状：白色粉末 
10、纯度：98%
11、溶解性：可溶于水（部分混溶），易溶于甲醇、乙醇、DMSO。
12、分子量：537.26
13、保存条件：-20℃
14、注意事项：避免与强酸、强碱、强氧化性物质接触 
同样是阳离子脂质，DOTAP 产品信息是什么呢？
1、中文名称：DOTAP
2、商品名：DOTAP
3、化学名称：（2,3-二油酰基-丙基）-三甲基铵-氯盐；(2,3-二油酰基-丙基)-三甲基氯化铵 
4、分子式：C42 H80NO4Cl     
5、生产商：艾伟拓（上海）医药科技有限公司 
6、CAS 号：132172-61-3
7、级别：药用试剂级别 
8、用途：阳离子脂质体 
9、性状：白色固体 
10、纯度：99%
11、分子量：698.56
12、熔点：35～38℃
13、保存条件：-20±5℃，遮光密闭 
14、注意事项：避免与强酸、强碱、强氧化性物质接触 
了解了这些阳离子脂质的基本信息之后，重头戏来了，DOTMA 的其它应用优缺点整理如下：
优点：
对核酸包载效率高，RNA/DOTMA 脂质复合物中 RNA 包封率可达 100%；
基因转染效率高，某些细胞上能高出 DOTAP 处方 10 倍多；
细胞毒性较小，安全性好；
可 GMP 大规模生产。
缺点：
价格较高；
转染效率不如 DLin-MC3-DMA 等可电离阳离子脂质；
目前仍处于实验室研究阶段，没有上临床的产品。
RNA 脂质体磷脂 DMG-PEG2000
近来，AVT 推出了自己的新产品 DMG-PEG2000，这款随着新冠肺炎 mRNA 疫苗的火热研制而被大家认识的脂质新材料迅速蹿红，许多小伙伴只知道它和 DSPE-mPEG2000 一样具有长循环作用且基因转染效果更好，却并不了解背后的具体原理，以 DMG-PEG2000 为代表的新型 PEG 化脂质的应用优势在哪里呢？
DMG-PEG2000 英文全名 1,2-dimyristoyl-rac-glycero-3-methoxypolyethylene glycol-2000，中文名可对应翻译为二肉豆蔻酰甘油-聚乙二醇 2000。它的分子式为 C122 H242O50，分子量 2509.2（平均值），代表结构如下：
 

从结构式上就能看出，该材料是通过 PEG 化修饰了一种短链脂质，C14 比常见的 DSPE-mPEG2000 的 C18 链短得多，这样最直接的结果就是脂质「锚」嵌插入脂质膜较「浅」，在体循环过程中较易脱落。而这一设计最大的优势是解决了「PEG-dilemma」。PEG-dilemma 主要有三点：
1、 PEG 链的空间位阻作用屏蔽脂质体与细胞膜间的相互作用，抑制靶细胞对脂质体的摄取；
2、 屏蔽脂质体与内涵体膜间的相互作用，妨碍 「内涵体逃逸」，导致 RNA 被降解无法顺利进入细胞质；
3、 多次注射 PEG 化脂质体诱发免疫反应，引起加速血液清除（ABC）现象。
一般的解决办法有：降低脂质体表面 PEG 的密度；使用可断裂的 PEG-脂质间 linker，如酯键、腙键、肽键；使用短链脂质，如采用 C14 脂质锚定较 C18 更易于 PEG 从粒子表面解离。另外，DMG-PEG2000 的短链（肉豆蔻酸，C14）比长链（硬脂酸，C18）半衰期小可更快降解，DMG-PEG2000 可降低脂质体与细胞间的相互作用及吸附 ApoE 的能力，获得 zui 好的细胞基因沉默效果。 
「溶酶体/内涵体逃逸」是 RNA 类药物递送的关键也是难点，药效高低与其直接相关。使用含有短烷基链的聚乙二醇脂质，可在实现体内逃逸的同时快速解离，以此对抗 PEG 化造成的「内涵体逃逸」失败现象。这也是为何 DSPE-mPEG2000 在化药脂质体中常用而核酸类脂质体药物使用 DMG-PEG2000 的基因沉默/表达水平更高、药效最好。
基于这样的考虑还开发了很多新 PEG 化脂质，如 DMA-PEG2000、PEG2000-Ceramide-C14 等，大家在科研工作中可以根据需要选用。
附几种 PEG 化脂质结构对比 
mPEG2000-DMG
 

mPEG2000-C16 Ceramide
 

mPEG2000-DSPE
 

 

除了给大家介绍的 DOTMA、DMG-PEG2000、DC-CHOL、DOTAP 等脂质体磷脂，注射级 RNA 脂质体磷脂 DLin-MC3-DMA 也可以关注一下哦！这款磷脂通用名 DLin-MC3-DMA，化学名称是 4-(N,N-二甲基氨基) 丁 suan（二亚油基）甲酯，CAS 号 1224606-06-7 的它，分子式为 C43 H79NO2，分子量在 642.09。
对阳离子脂质材料 DOTMA、DMG-PEG2000 的应用介绍到这里，你掌握多少了呢？更多阳离子脂质相关资讯，欢迎来电垂询：400-6262 623！
本文部分图表引用自：
R Kolašinac, C Kleusch. Deciphering the Functional Composition of Fusogenic Liposomes. Int. J. Mol. Sci. 2018, 19(2), 346.