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

DOPE (1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine)은 두 개의 불포화 올레산 사슬 (C18:1)을 포함하는 중성 인지질이다. DOPE는 생물막 연구와 약물 전달 시스템에서 일반적으로 사용되고 있어 특히 리포솜 또는 지질 나노입자 (LNPs)의 구성 성분 중 하나로 사용된다. DOPE는 다른 인지질 분자나 콜레스테롤과 시너지 효과를 발휘해서 막의 물리적 및 화학적 특성을 조절해서 약물 또는 유전자 전달 시스템의 안정성과 전달 효율을 최적화할 수 있다[1][2].

체외 실험에서 DC-Chol/DOPE 리포솜 (몰 비율 1:1, 2:3, 1:2)은 각각 4, 6, 8µmol/mL DOPE를 사용해서 4µmol/mL DC-Chol로 제조되었고 20µL HEPES 버퍼로 희석하고 20µL pDNA (1µg)와 25분 동안 실온에서 배양되었다. 0.5µg pDNA를 포함하는 리포솜/pDNA 복합체를 HepG2 세포에 8시간 동안 추가하였다. 다양한 DC-Chol/DOPE 몰 비율을 포함하는 DC-Chol/DOPE 리포솜 간의 pDNA 결합 친화력에 유의한 차이는 없었다. 전달 후 세포 생존율은 약 80%였고 비교적 높은 DOPE 함량을 포함하는 DC-Chol/DOPE 리포솜의 세포 독성은 비교적 낮았다[3].HEK-293, 쥐 대장암 (CT-26) 그리고 인간 혀편평 상피암 (CAL-27) 세포는 두 가지 단일 양이온 지질 Toc-Cim 리포솜 또는 Chol-Cim 리포솜 (지질/DOPE 몰 비율=1:1)과 함께 10, 20, 40, 80㎍/㎖의 농도와 리포솜/pDNA 비율이 1:1에서 8:1까지 4시간 동안 배양되었다. 80㎍/㎖ 리포솜 농도와 8:1 지질/pDNA 비율을 제외하고 합성된 지질은 모든 리포솜 농도와 N/P 비에서 제한된 세포 독성을 나타냈다 (세포 생존율이 80% 이상이다). 4:1과 2:1 지질/pDNA 비율에서 Toc-Cim:pCMV-β-gal은 Lipofectamine:pCMV-β-gal과 가장 비슷한 효율성을 보였다. HEK-293 세포 라인에서 Chol-Cim:pCMV-β-gal보다는 다소 떨어졌다. 2:1 지질/pDNA 비율에서 Toc-Cim:pCMV-β-gal은 CT-26 세포 라인에 대해 CAL-27 세포 라인와 비교해서 동일한 효율성을 보였다[4].

체내 실험에서는 DC-Chol (1.046mg), DOPE (1.451mg; 52.2몰%), PEG2000-DSPE (0.281mg; 2.0몰%)를 먼저 혼합해서 리포솜을 제조하였다. 다음으로 양이온 리포솜을 pAAV-shEg5 플라스미드와 혼합해서 p_shEg5@LS 리포솜 복합체를 제조하고 HBG 버퍼에서 최종 농도가 0.89mg/mL로 조정되었고 리포솜/pDNA 비율은 1.65:1이었다. A2780 종양을 가진 BALB/c 누드 쥐는 꼬리 정맥을 통해 Cy5.5-p_shEg5@LS (1.5mg/kg)를 정맥 투여받았고 종양 성장이 현저하게 지연되었다. 실험 종료 시점 (주입 후 2주)에 종양 조직의 무게가 현저하게 감소하였다 (58.0% 감소)[5].306-O12B LNP의 최적화된 제형은 50%의 말단 분기형 생체 분해성 지질 (306-O12B), 38.5%의 콜레스테롤, 10%의 DOPC, 1.5%의 DMG-PEG를 포함하고 있어 306-O12B/mRNA의 중량 비율은 7.5:1이다. C57BL/6 쥐는 Cas9 mRNA와 Angptl3을 표적하는 단일 유도 RNA (sgAngptl3)를 포함하는 306-O12B LNPs를 정맥 투여받았고 총 RNA 용량은 3.0mg/kg이었다. 주입 후 7일째 306-O12B LNP 매개 전달은 간에서 38.5%의 중앙 편집율을 달성하였다. 306-O12B LNP 치료 그룹의 혈청 ANGPTL3 단백질, LDL-C, TG 수치(각각 65.2, 56.8, 29.4% 감소) [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.