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脂质纳米颗粒（LNP）最为人熟知的用途是作为新冠病毒mRNA疫苗的载体，数十亿人已经接种了这些疫苗。但如今，它们正处于一场更为宏大的医学革命的核心，研究人员正竞相利用它们将治疗性mRNA递送至细胞内，用于癌症治疗和炎症性疾病的治疗，以及递送能够纠正致病基因突变的CRISPR构建体。然而，一个棘手的问题阻碍了所有这些领域的进展：LNP要发挥治疗作用，必须通过与细胞膜融合将有效载荷递送至细胞内，而它们在人体内完成这一关键步骤的效率远低于实验室培养皿中的效率。现在，Biohub科学家团队的一项新研究发现了一种出人意料的简单解决方案。研究人员发现，在LNP注射的同时注入三种常见的氨基酸，可以将mRNA递送效率提高20倍，并将CRISPR基因编辑效率从约25%提升至近90%（单次注射即可）。
脂质纳米颗粒（LNP）最为人熟知的是其作为新冠病毒mRNA疫苗的载体，数十亿人已接种该疫苗。如今，LNP正处于一场规模更大的医学革命的核心。研究人员正竞相利用LNP将治疗性mRNA递送至细胞内，用于癌症治疗和炎症性疾病的治疗，以及递送CRISPR构建体以纠正致病基因突变。
但一个棘手的问题阻碍了所有这些领域的进展。脂质纳米颗粒要发挥治疗作用，必须通过与细胞膜融合将有效成分转移到细胞内，而它们在实验室培养皿中完成这一关键步骤的效果远优于在人体内。
如今，Biohub 的一个科学家团队发现了一种出人意料的简单解决方案。据 2026 年 3 月 11 日发表在《科学转化医学》杂志上的报道，由 Daniel Zongjie Wang 博士和 Shana O. Kelley 博士领导的一项新研究发现，在脂质纳米颗粒 (LNP) 中加入三种常见氨基酸——蛋氨酸、精氨酸和丝氨酸——可以将 mRNA 的递送效率提高 20 倍，并将 CRISPR 基因编辑效率从约 25% 提升至近 90%（单次注射即可）。
“基因编辑和基于 mRNA 的疗法将在未来的医学中发挥越来越重要的作用，但它们需要 LNP 才能到达并进入细胞，”Kelley 博士说道。她是 Biohub 生物工程总裁，也是 Biohub 芝加哥分部的负责人，该机构的科学家们正在破解驱动多种疾病的炎症过程。“目前开发的任何 LNP 制剂都有可能受益于我们的方法。”
这项发现源于凯利团队所采用的更广泛的研究方法：在更接近人体环境的实验室条件下，从分子和组织层面理解生物学。“这正是我们取得目前成果的原因，”Biohub
时空组学研究组负责人王教授说道。“通过探究脂质纳米颗粒在人体生理环境中表现为何如此不同，我们发现了一个出人意料的简单答案，这有望显著提高多种mRNA和基因编辑疗法的疗效。”
代谢障碍
大多数研究人员认为脂质纳米颗粒（LNP）效率低下的问题在于纳米颗粒本身，这促使人们投入大量精力——筛选数百种新型脂质的化合物库，并利用人工智能进行搜索，以从数十亿种可能的组合方式中筛选出最佳配方。然而，临床上的递送效率仍然令人失望。
Biohub团队反其道而行之。他们没有重新设计递送载体，而是探究人体自身的细胞是否可能是瓶颈，以及是否有办法促使细胞更容易与脂质纳米颗粒融合并吸收其内容物。
王教授说：“该领域在纳米颗粒的工程设计上投入了大量精力。然而，我们发现，细胞自身的代谢状态也是等式中同样重要且可控的因素。”
令人惊讶的是，解决方案竟然在于调整细胞代谢。几十年前配制的标准实验室细胞培养基旨在最大限度地促进细胞生长，其营养浓度远高于细胞在血液中遇到的浓度，而脂质纳米颗粒（LNP）在这种环境下表现出色。但当研究人员在一种模拟体内代谢环境的特殊人体血浆样培养基中培养细胞时，LNP的吸收率骤降了50%至80%。
复杂的代谢和遗传分析精准地指出了问题所在：在特殊培养基中培养的细胞中，几种涉及氨基酸的代谢途径显著受到抑制。科学家们由此得出结论：本质上，体内细胞可能处于一种代谢较为精简的状态，这阻碍了它们内化纳米颗粒的能力。
简单方案，显著效果
。为了弥补体内氨基酸通路下调的问题，研究团队通过系统筛选，研制出一种优化的氨基酸补充剂，其中包含蛋氨酸、精氨酸和丝氨酸。将这种混合物与脂质纳米颗粒（LNP）联合使用，在各种细胞类型中，无论是在实验室培养皿还是活体动物中，都产生了显著的效果：靶蛋白表达量提高了5到20倍。
这种增强的效率在三种主要的脂质纳米颗粒（LNP）给药途径——肌内注射、气管内注射和静脉注射——中均保持一致，且与所使用的特定脂质配方或mRNA载体无关。机制研究表明，氨基酸补充剂的作用机制是通过增强特定的细胞摄取途径，从而有效地拓宽纳米颗粒进入细胞的通道。
研究团队在两组实验中分别利用mRNA和CRISPR技术对这种补充剂进行了测试。在对乙酰氨基酚诱导的急性肝衰竭小鼠模型中（这是人类药物性肝衰竭的主要原因），仅使用脂质纳米颗粒（LNP）递送生长激素mRNA的小鼠存活率仅为33%。而当同样的LNP治疗与氨基酸补充剂联合使用时，所有小鼠均存活。治疗性蛋白的血清水平提高了近9倍，肝损伤和炎症标志物也降至接近健康水平。
在另一轮实验中，研究人员利用脂质纳米颗粒（LNP）递送CRISPR-Cas9组分，在小鼠肺部进行了基因编辑实验。在不添加补充剂的情况下，单次给药的编辑效率为20%至30%，与先前发表的结果一致。而添加氨基酸补充剂后，单次给药的编辑效率飙升至85%至90%——这一结果对于囊性纤维化等需要高效肺组织基因修复的疾病而言，可能具有变革性意义。
这项发现之所以对临床转化特别有吸引力，在于其简便性。该补充剂由药用级氨基酸组成，这些氨基酸已实现工业化生产，并被广泛认为安全。与需要对靶细胞进行基因改造或重新设计纳米颗粒本身的策略不同，这种氨基酸混合物只需与现有的脂质纳米颗粒（LNP）制剂一起混合到注射缓冲液中即可。
