脂質ナノ粒子は、低温で免疫細胞の細胞膜と融合し、トランスフェクション活性を失う

Lipid nanoparticles fuse with cell membranes of immune cells at low temperatures leading to the loss of transfection activity.

• Takashi Nakamura
• Koharu Yamada
• Yusuke Sato
• Hideyoshi Harashima

抄録

非ウイルス性ベクターを用いて核酸を送達することは、免疫細胞治療における遺伝子改変や遺伝子発現制御のための有力な戦略である。免疫細胞治療には、細胞の低温保存（0〜4℃）や凍結保存が不可欠であることから、我々は、YSK12-C4を含む多機能エンベロープ型ナノデバイス（MEND）であるsiRNA搭載脂質ナノ粒子（LNP）とヒト免疫細胞株（NK-92、Jurkat）との低温での相互作用とトランスフェクション活性への影響を調べました。低温下では、YSK12-MENDはNK-92細胞の細胞膜に容易に結合したが、37℃に戻しても細胞によるYSK12-MENDの内部化は認められなかった。遺伝子サイレンシング活性は完全に阻害された。この阻害の原因は、低温下でのYSK12-MENDと細胞膜との膜融合にあると考えられる。これらの結果は、免疫細胞治療におけるトランスフェクションプロトコルの定義において、低温でのsiRNA負荷LNPの細胞への曝露は避けるべきであることを示唆している。

Delivering nucleic acid using a non-viral vector is a potent strategy for gene modification and controlling gene expression in immune cell therapy. Since the low-temperature storage (0∼4°C) or cryopreservation of cells are indispensable for performing immune cell therapy, we investigated the interactions between an siRNA-loaded lipid nanoparticle (LNP), a multifunctional envelope-type nanodevice (MEND) containing YSK12-C4 (YSK12-MEND), and human immune cell lines (NK-92 and Jurkat) at low-temperature and its effect on transfection activity. The YSK12-MEND readily bound to the cell membrane of NK-92 cells at low-temperature, but no internalization of the YSK12-MEND by cells was observed, even after returning the temperature to 37°C. Gene silencing activity was completely impaired. The cause of this inhibition appears to be membrane fusion between the YSK12-MEND and cell membrane at the low-temperature. Collectively, our results suggest that the exposure of siRNA-loaded LNPs to cells at low-temperature should be avoided in defining transfection protocols in immune cell therapy.

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