2026-05-25 18:47
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本文来自微信公众号： RNAScript ，作者：一一
前言
在mRNA脑递送领域，最常被问起的问题是：怎样穿过血脑屏障？
这几乎是一个绕不开的起点。传统LNP静脉给药后往往表现出强烈的肝脏趋向性，真正抵达中枢的比例有限；即便通过配体修饰、脂质结构调控或聚焦超声等方式提高BBB跨越效率，递送路径仍然大多依赖全身循环。只要这一路径不变，肝脏等外周器官截留、系统性暴露和临床安全性问题就很难完全避开。
而颅内、脑室内等直接给药虽然可以绕过BBB，却从一开始就受到有创风险和长期给药可行性的限制。对于轻度脑外伤这类BBB大部分时间相对完整的疾病，静脉递送更难找到稳定窗口。
基于此，中科院动物所魏妥、滕兆乾团队联合北京大学程强团队，2026年5月在《ACS Nano》发表了一项突破性研究“Nose-to-Brain Delivery of mRNA-Loaded Lipid Nanoparticles Bypasses the Blood–Brain Barrier for Effective Brain Disease Therapy”，从根上换了个提问方式：
既然BBB难穿，能不能不从血液这条路走？
他们选择了鼻腔给药。通过嗅觉和三叉神经相关通路，mRNA-LNP可以从鼻腔进入脑部，在解剖路径上绕开BBB，同时显著减少与系统循环的接触。路径变了，LNP的设计逻辑也随之改变：过去关注的是如何逃离肝脏、跨越BBB；而在鼻腔—神经通路这套新坐标系下，关键变量变成了黏膜滞留、神经通路运输和局部细胞摄取。
这篇文章中筛选得到的INBT LNP，正是在这套新坐标系下被优化出来的产物。
当递送路径从血液循环切换到鼻腔—神经通路后，LNP首先要面对的就不再是血浆蛋白、肝脏摄取和BBB内皮细胞，而是鼻腔局部的黏液层、纤毛清除和上皮摄取。
这意味着，过去在系统给药中并不总是占优的表面性质，可能会在鼻腔递送中变成关键变量。表面电荷就是其中最直接的一个。
鼻腔并不是一个“静止入口”。药物进入鼻腔后，会迅速暴露在持续更新的黏液层中；纤毛运动不断将黏液向外清除，留给递送系统接触嗅上皮和呼吸上皮的时间非常短。因此，鼻腔入脑递送的第一步，并不是“立刻进入大脑”，而是先在正确的位置停留足够久。
围绕这一问题，研究团队基于此前建立的PIL库（peptide-inspired ionizable lipid，多肽仿生可电离脂质），构建了12种覆盖负电、中性到正电的LNP，并在统一配方框架下比较其鼻腔入脑效率。所有配方的物理性质高度一致：粒径150～250 nm，PDI<0.3，mRNA包封率>84%；唯一的系统性变量就是Zeta电位，覆盖了从−15 mV到+15 mV的完整区间。
实验结果非常清晰：带正电的LNP在脑内产生的mCherry表达信号，显著强于中性和负电配方。其中，微弱正电的Am-Ka12K4 LNP表现最优；而在心、肝、脾、肺、肾等主要外周器官中，研究者未检测到明显荧光信号。这说明，在鼻腔给药路径下，表面正电荷不仅提高了脑内表达，也没有同步带来明显的外周表达负担。
图1｜表面电荷是鼻腔入脑mRNA-LNP筛选中的关键变量
正电为什么这么管用？作者从两个层面揭示了其作用机制。
第一是黏膜滞留。鼻黏液中富含带负电的糖蛋白，带正电的LNP更容易与其发生静电相互作用，从而延长在鼻腔关键吸收区域的停留时间。与中性或负电代表配方相比，Am-Ka12K4 LNP在给药后3小时和24小时仍能在嗅上皮、呼吸上皮等区域检测到更明显信号。也就是说，正电荷让LNP获得了更长的“接触窗口”。
第二是细胞摄取。体外实验中，Am-Ka12K4 LNP在BV2小胶质细胞、HEB星形胶质细胞和N2a神经元中的Cy5摄取和mCherry表达均显著提升。换句话说，正电荷不仅让颗粒停留得更久，也让它更容易被脑相关细胞摄取并完成mRNA表达。
黏膜滞留延长了接触时间，细胞摄取提升了转染效率——两者一叠加，就形成了正电荷促进鼻腔入脑的双重协同效应。
不过要注意，正电不是越强越好，而是存在一个明确的最优区间。研究者进一步用SORT思路，在ALC-0315 LNP中分别掺入5%、10%、20%的阳离子脂质DOTAP进行验证，结果显示掺入5%～10%DOTAP（对应弱正电）时脑内表达效率最高；而掺入20%DOTAP带来的过高正电，反而会明显降低入脑效率。作者推测，过强的正电可能会破坏LNP的胶体稳定性，或者导致其与黏膜成分过度非特异性结合，反而阻碍了向神经通路的有效运输。
确定“弱正电”这一关键窗口后，研究者继续回到LNP配方本身：在鼻腔—神经通路中，什么样的组合才能真正把这一表面性质转化为稳定的脑内表达？
他们首先围绕最优核心脂质Am-Ka12K4，比较了不同辅助磷脂的影响。结果显示，在二油酰磷脂酰胆碱（DOPC）、二硬脂酰磷脂酰胆碱（DSPC）和棕榈酰油酰磷脂酰乙醇胺（POPE）中，DOPC带来的脑内mCherry表达最高。随后，研究者进一步调整可电离脂质、辅助磷脂、胆固醇和PEG脂质之间的摩尔比例，最终将Am-Ka12K4/DOPC/胆固醇/DMG-PEG2000=50:10:38.5:1.5这一组合确定下来，并命名为INBT LNP，即IntraNasal Brain-Targeted LNP。
这个名字背后的重点，不只是“脑靶向”，而是“鼻腔给药条件下的脑靶向”。
图2｜INBT LNP是在鼻腔入脑路径下重新优化出的配方
为了验证这一点，研究者还把INBT LNP和目前临床最常用的几款LNP体系做了头对头比较，包括MC3、SM-102和ALC-0315。鼻腔给药12小时后，INBT LNP在脑内产生的mCherry表达显著高于这三种对照体系。
这说明，鼻腔入脑递送并不是简单地把已有LNP换一种给药方式。路径一旦改变，配方的评价标准也随之改变。过去在静脉给药、肝脏递送或肌肉注射疫苗场景中表现成熟的LNP，并不必然适合鼻腔—神经通路；相反，颗粒在鼻黏膜中的滞留、局部吸收、神经相关通路运输和脑内细胞摄取，都会重新塑造“好配方”的定义。
从这个意义上看，INBT LNP的价值不只是比MC3、SM-102或ALC-0315在这组实验中产生了更强的脑内表达，而是说明了一件更重要的事：当递送路径发生改变，LNP配方需要被重新设计，而不是简单迁移。
配方定型之后，真正需要回答的问题是：INBT LNP是否只是能在正常小鼠脑内产生表达，还是也能在疾病状态下进入真正需要治疗的脑区？
研究者选择了重复轻度颅脑损伤（rmTBI）小鼠模型。这个模型的意义在于，它并不是一个“BBB大开”的极端场景。相反，轻度脑外伤中的BBB通透性变化通常较为短暂，病程中大部分时间仍相对完整。因此，对这类疾病来说，静脉递送很难稳定利用BBB破坏窗口，而鼻腔入脑路径的价值也更容易被凸显出来。
在损伤后6小时鼻腔给药，3小时后的荧光追踪结果非常清楚：Cy5标记的mRN在rmTBI小鼠受伤后6小时，研究者通过鼻腔给予Cy5标记mRNA的INBT LNP，并在3小时后追踪其体内分布。结果显示，荧光信号不仅出现在脑内，也清晰分布于鼻腔、三叉神经和嗅球等关键位置。这一空间分布，为INBT LNP经鼻腔进入中枢提供了直接证据：它并不是先进入全身循环、再依赖BBB通透性进入脑部，而是更可能沿着嗅觉和三叉神经相关通路完成鼻腔—脑部转运。
这里要特别说明一点：在rmTBI小鼠的肝脏里，也检测到了极少量的荧光信号。作者推断这部分来自少部分LNP经鼻黏膜毛细血管进入体循环后的二次富集，并不是鼻腔→脑的主通路。所以说，鼻腔入脑虽然在机制上不用穿血脑屏障，也大幅减少了全身暴露，但并不是完全没有外周吸收的可能。
图3｜鼻腔给药改变了LNP的器官分布，并在损伤相关脑区实现表达
12小时后的mCherry表达实验进一步验证了其脑特异性：鼻腔给药的INBT LNP组，脑内表达量显著高于其他所有对照组；而静脉注射相同的INBT LNP则主要富集于肺部，静脉注射SM-102 LNP则主要富集于肝脏。三条不同的给药路径，产生了完全不同的器官分布格局。
再看细胞层面的分布：mCherry信号主要集中在损伤侧的嗅球、皮层和海马，在小胶质细胞（Iba1+）、星形胶质细胞（GFAP+）和神经元（NeuN+）中均有共定位。其中最有意思的一个发现是：损伤侧小胶质细胞的转染比例明显高于其他细胞类型。作者的解释是：rmTBI发生后，损伤区域的小胶质细胞和星形胶质细胞会迅速激活，进入高吞噬状态，内吞和胞饮活性大幅增强；而带正电的INBT LNP更容易被这些激活的胶质细胞识别和摄取——损伤微环境反而成了递送效率的放大器。
这一点对脑病治疗尤其关键。很多CNS疾病的难点不只是“药物进不进脑”，还包括“进脑之后是否能到达真正参与病理过程的细胞”。在rmTBI中，小胶质细胞和星形胶质细胞是神经炎症和继发性损伤的重要参与者；INBT LNP在这些细胞中的表达，为后续递送IL-10和BDNF mRNA提供了更合理的治疗基础。
关于重复给药，还有一个非常关键的结果：连续4次鼻腔给药（每3天一次）后，脑部mCherry的荧光强度与单次给药组没有统计学差异（P=n.s.）。这说明至少在这个实验条件下，重复鼻腔给药不会导致递送效率下降。作者推测这与鼻腔入脑路径绕开了系统循环、减少了LNP与免疫系统的接触有关，从而降低了PEG抗体诱导和加速血液清除（ABC）效应的风险。不过，是否真正减少PEG抗体诱导，还需要进一步直接检测。
完成递送路径和脑内表达验证后，研究者进一步追问的是：这种鼻腔入脑mRNA-LNP能否真正带来疾病干预效果？
他们选择了两个互补的治疗分子：BDNF mRNA和IL-10 mRNA。前者主要与神经营养、突触可塑性和神经修复相关，后者则是经典的抗炎细胞因子，可抑制神经炎症反应。对于rmTBI而言，这两个方向正好对应了病理过程中的两条主线：一边是损伤后的炎症放大和胶质细胞激活，另一边是神经元损伤、突触功能受损和认知障碍。
研究者将BDNF mRNA和IL-10 mRNA共同包载进INBT LNP，形成mBDNF&mIL-10@INBT LNP。
急性期（伤后4天）：mBDNF&mIL-10@INBT LNP治疗组的促炎因子IL-1β、TNF-α和IL-6均显著下降；同时，凋亡相关指标Caspase-3下降，Bax/Bcl-2 mRNA比值降低。这说明治疗组并不是只改变了某一个炎症指标，而是在rmTBI早期两个关键病理环节——神经炎症和细胞死亡——上同时产生了抑制效果。
组织学层面（伤后9天）：免疫荧光显示，治疗组中Iba1+CD68+激活小胶质细胞明显减少，GFAP+反应性星形胶质细胞信号也被削弱。尤其在海马区域，激活小胶质细胞和星形胶质细胞的水平接近假手术组。这意味着，IL-10相关的抗炎效应并没有停留在分子层面，而是进一步反映为胶质细胞过度激活的缓解。
与此同时，NeuN+神经元数量下降得到改善，CA1和齿状回区域的神经元密度接近假手术对照。BrdU+DCX+双阳性细胞也显著增加，提示海马神经发生增强。这个结果与BDNF的功能逻辑相吻合：它可能不仅帮助减轻损伤后的神经元丢失，也在一定程度上推动了内源性修复反应。
不过，这里仍需保持谨慎。BrdU+DCX+细胞增加说明新生未成熟神经元增多，但这些细胞能否进一步成熟、整合进稳定神经环路，并长期支撑功能恢复，还需要更长时间尺度的验证。
图4｜治疗组胶质细胞过度激活下降，并伴随神经元保护和神经发生增强
慢性期行为学（伤后15天起）：治疗组在Morris水迷宫中的表现明显优于空LNP对照组：寻找平台的潜伏期更短，探针测试中目标区域穿越次数更多。与此同时，各组小鼠的游泳速度和运动距离没有显著差异，说明这一改善并不是由运动能力差异造成的。
在情境恐惧条件化测试中，治疗组的冻结反应也恢复到接近假手术组水平，提示海马依赖性记忆功能得到改善。
至此，作者建立了一条相对完整的治疗链条：鼻腔给药让mRNA-LNP进入损伤大脑；INBT LNP实现BDNF和IL-10的脑内表达；治疗分子进一步降低炎症、抑制凋亡、缓解胶质细胞激活、改善神经元丢失并增强神经发生；最终，这些变化在小鼠认知行为层面体现为学习记忆功能改善。
这也是这项研究相较于许多“脑递送平台论文”更进一步的地方。它没有停留在“脑内有表达”，而是把递送、表达、病理干预和功能获益串成了一个闭环。
当然，这个闭环目前仍然建立在小鼠rmTBI模型之上。它证明的是一种治疗概念的可行性，而不是临床疗效的确定性。
图5｜从病理改善到认知行为获益
结语：临床转化前仍需回答的问题
在我看来，这项工作真正的价值，不是证明了"mRNA-LNP已经能高效入脑"，而是建立了一套全新的工程化设计坐标系：当递送路径从血液循环切换为鼻腔—神经通路，LNP的设计变量也随之彻底改变，表面电荷、黏膜滞留和局部细胞摄取，取代了传统肝外靶向中的受体结合、内皮穿越等指标，成为了决定成败的核心。而基于这套坐标系的系统性筛选，在之前的mRNA-LNP研究中几乎是一片空白。
但换了问题，不代表问题就消失了，只是换成了另一套难题。
首当其冲的还是物种差异这个老问题。小鼠的嗅上皮占鼻腔内表面积的约50%，而人类仅为3%～5%；同时小鼠嗅球与嗅上皮的距离更短，轴突转运效率更高。人类的鼻腔解剖结构，天生就对这条递送通路不友好。从小鼠模型向人体的递送效率推算，存在巨大的不确定性——作者也在论文结论中明确指出了这一点，并呼吁开发更接近人类鼻腔解剖和生理条件的动物模型。
其次是给药方式的临床转化问题。论文中采用的给药方案是每侧鼻孔25μL，间隔3小时给药一次，总剂量1.0 mg/kg。这个方案在小鼠身上是标准化的可控操作，但放到人身上，怎么精确控制LNP在鼻腔里的沉积位置和分布均匀性，怎么保证鼻炎患者或者黏液分泌过多的患者也能获得稳定的递送效果，这些都需要大量的临床前和临床研究来回答。
还有一个更深层次的问题值得思考：鼻腔入脑路径依赖的是解剖连通性，而不是颗粒本身对特定脑区或细胞类型的主动识别。目前INBT LNP在脑内是广谱转染，小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元都能转进去，但没有细胞类型的选择性。对于那些需要精准靶向特定神经元亚群的疾病，这可能意味着我们需要在表面电荷调控的基础上，再叠加一层细胞特异性的配体设计。
换一个问题问，确实打开了一扇新的大门。但新的问题和旧的问题一样，都不会凭空消失。科学的进步，本来就是在一个又一个问题的切换和解决中，慢慢往前走的。
