DOPE (1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine)

DOPE (1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine)は、二つの不飽和オレイン酸鎖(C18:1)を含有する中性リン脂質である。DOPEは、バイオフィルムの研究と薬剤送達システムで広い範囲の用途を持ち、特にリポソームまたは脂質ナノ粒子（LNPs）の成分の一つとして、その他のリン脂質分子またはコレステロールと相乗的に作用し、膜の物理と化学特性を調節し、よって薬剤または遺伝子送達システムの安定性と送達効率を最適化する^[1][2]。

体外で、4µmol/mL DC-Cholでそれぞれ4、6または8µmol/mLのDOPEと共に、DC-Chol/DOPEリポソーム（モル比が1:1, 2:3, 1:2）を調製し、20µL HEPES緩衝液で希釈し、室温で20µLのpDNA (1µg)で25分間培養した。0.5µg pDNAを含有するリポソーム/pDNA複合体を、HepG2細胞に8時間添加した。異なるモル比のDC-Chol/DOPEを含有するDC-Chol/DOPEリポソームでは、pDNA結合親和性にこれと言った差はなかった。遺伝子導入後、細胞の生存率は約80%で、高いDOPEを含有するDC-Chol/DOPEリポソームの細胞毒性は比較的に低かった^[3]。HEK-293、マウス大腸癌（CT-26）とヒト舌扁平上皮癌（CAL-27）細胞を、2つのモノカチオン脂質Toc-CimリポソームまたはChol-Cimリポソームと共に、脂質//DOPEモル比=1:1で、10, 20, 40,80μg/mLの濃度、1:1から8:1のリポプレックスの脂質/pDNA比率で、4時間培養した。80μg/mLのリポソーム濃度と8:1の脂質/pDNA比を除いて、全てのリポソーム濃度とN/P比で、合成脂質は、限定的な細胞毒性（細胞生存率の80%以上）を示した。4:1と2:1の脂質/pDNA比では、Toc-Cim:pCMV-β-galは、Chol-Cim:pCMV-β-galと比べ、HEK-293細胞株でリポフェクタミン:pCMV-β-galに一番近い最も効率的な合成を示した。2:1の脂質/pDNA比のToc-Cim:pCMV-β-galは、CAL-27細胞株と比べ、CT-26細胞株に対して同等の効果を示した^[4]。

体内で、DC-Chol (1.046mg)、DOPE (1.451mg; 52.2mol%)とPEG2000-DSPE (0.281mg; 2.0 mol%)をまず混合させ、リポソームを作製した。次に、カチオンリポソームをpAAV-shEg5プラスミドと混合してp_shEg5@LSリポプレックスを調製し、HBG緩衝液で、リポソーム/pDNA比= 1.65:1で、0.89mg/mLの最終濃度にした。A2780腫瘍を負うBALB/cヌードマウスに、Cy5.5-p_shEg5@LS (1.5mg/kg)を尾静脈注射した結果、腫瘍の成長を著しく遅延させた。実験の終わり（投与後の二週間）に、腫瘍組織の重量が著しく減った（58.0%減少）^[5]。最適化された306-O12B LNPの配合は、50%のリーディングテール分岐型生体還元性リピドイド（306-O12B）、38.5%のコレステロール、10%のDOPCと1.5%のDMG-PEGモル組成、7.5:1の306-O12B/mRNAの重量比を持った。C57BL/6マウスに、Cas9 mRNAとAngptl3を標的とするシングルガイドRNA（sgAngptl3）を含有する306-O12B LNPを、3.0mg/kgの総RNA量で静脈内投与した。注射後の7日目に、306-O12B LNP媒介の送達の結果、肝臓の編集率の中央値は38.5%であった。306-O12B LNP処理群で、血清ANGPTL3タンパク質、LDL-CとTGのレベルはそれぞれ65.2、56.8、29.4%減少した^[6]。

References:
[1] MacDonald R C, Rakhmanova V A, Choi K L, Rosenzweig H S, Lahiri M K. O-ethylphosphatidylcholine: A metabolizable cationic phospholipid which is a serum-compatible DNA transfection agent. J Pharm Sci. 1999 Sep;88(9):896-904.
[2] Benedicto E A, Farbiak L, Ramírez M M, et al. Optimization of phospholipid chemistry for improved lipid nanoparticle (LNP) delivery of messenger RNA (mRNA). Biomater Sci. 2022 Jan 18;10(2):549-559.
[3] Chen Y, Sun J, Ying Y, et al. Complexes containing cationic and anionic pH-sensitive liposomes: comparative study of factors influencing plasmid DNA gene delivery to tumors. Int J Nanomedicine. 2013:8:1573-93.
[4] Manturthi S, Bhattacharya D, Sakhare K R, Narayan K P, Patri S V. Cimetidine-Based Cationic Amphiphiles for In Vitro Gene Delivery Targetable to Colon Cancer. ACS Omega. 2022 Aug 25;7(35):31388-31402.
[5] Seraj S, Lee J J, Ahn H J. Systemic delivery of Eg5 shRNA-expressing plasmids using PEGylated DC-Chol/DOPE cationic liposome: Long-term silencing and anticancer effects in vivo. Biochem Pharmacol. 2019 Aug:166:192-202.
[6] Qiu M, Glass Z, Chen J J. Lipid nanoparticle-mediated codelivery of Cas9 mRNA and single-guide RNA achieves liver-specific in vivo genome editing of Angptl3. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Mar 9;118(10):e2020401118.