2022年1月5日，约翰·霍普金斯大学和阿斯利康公司的研究人员在 Science Advances 期刊发表了题为：High-throughput and high-content bioassay enables tuning of polyester nanoparticles for cellular uptake, endosomal escape, and systemic in vivo delivery of mRNA 的研究论文。该研究团队基于Gal8-mRuby在受损内体膜上聚集产生的mRuby斑点和不同荧光团标记的mRNA，对纳米颗粒诱导的内体破坏和细胞内化情况进行了量化。并对PBAE四元聚合物的结构-功能关系进行评估，证明了该筛选平台对mRNA递送优异的预测能力。该研究表明基于图像的定量、高通量体外筛选平台可以有效预测mRNA的体内递送能力，为mRNA全身递送开辟新途径。研究团队首先基于图像对PBAE纳米颗粒的细胞摄取和内体破坏情况进行测定。在没有内体破坏的情况下，遗传编码Gal8-mRuby融合荧光蛋白的细胞表现出弥散的胞质mRuby信号。由Cy5-mRNA PBAE纳米颗粒引起的内体破坏使得Gal8-mRuby与内体内聚糖结合并产生点状荧光斑点。接下来基于高通量和高内涵成像，研究了PBAE聚合物骨架疏水性对纳米颗粒摄取、内体破坏和转染能力的影响。增加聚合物骨架疏水性导致mRNA摄取和转染效率增加。对于内体破坏情况，疏水性最强的聚合物的Gal8-mRuby斑点数量仅为疏水性最低聚合物一半。PBAE介导的转染与纳米颗粒的摄取呈正相关，与内体破坏呈负相关。此外，研究了PBAE聚合物端基结构与转染效率之间的关系。不同类别的PBAE聚合物结构可以通过不同的机制实现内体逃逸，内体破坏机制依赖于聚合物的亲脂性。接下来对纳米载体介导的mRNA递送效率进行了研究。在体内实验中，聚乙二醇-脂质（PEG-lipid DMG-PEG2k）与PBAE纳米颗粒自组装成PBAE + PEG脂质纳米颗粒，增强了PBAE纳米颗粒的体内循环稳定性和生物相容性。研究表明，DMG-PEG2K会降低PBAE纳米颗粒尺寸并中和表面电荷，增加聚合物骨架疏水性显著提高mRNA表达。总的来说，该研究开发了一种能够同时量化纳米颗粒摄取和内体破坏的高内涵高通量定量成像测定方法。与传统的指标相比，该方法对mRNA递送具有更高的预测能力，为基因转染纳米载体的表征提供了新的度量标准。PBAE基纳米材料有望用于mRNA递送载体的构建。https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk2855
