2020年之后，几十亿剂mRNA疫苗让LNP（Lipid Nanoparticle，脂质纳米颗粒）从一个只在递送圈子里流通的专业词，变成了公共词汇。大众最先认识LNP，源于新冠mRNA 疫苗，但LNP的价值远不止疫苗载体。作为核酸药物的核心递送工具，它可承载mRNA、siRNA、CRISPR基因编辑元件，正在把核酸疗法推向更多疾病的临床前线。本文完整梳理LNP分子机制、生产表征、全球管线应用，同时探讨产业困局与属于中国企业的布局方向。
1、什么是LNP？
LNP是一种脂质载体，解决的核心问题是“把核酸送进细胞”。递送核酸的载体种类繁多，但 LNP 能成为最实用的工具，是因为它同时很好地处理了四个非常具体的问题：①没有载体保护的核酸在血液里会被大量存在的核酸酶迅速降解；②核酸带强负电，无法靠近同样带负电的细胞膜，难靠近细胞膜；③核酸是亲水大分子，很难被动穿过细胞膜；④核酸进了细胞可能会被内体困住、转而被降解。
对于核酸天然难入胞起效的问题，LNP靠四个脂质分子各司其职，相互协调地解决，理论上，无论内部核酸种类如何变化，LNP都能实现其功能。
标准LNP由四种脂质组成，分别为可电离脂质、辅助磷脂、胆固醇和PEG化脂质。常见的摩尔比例大致是：可电离脂质50%、辅助磷脂10%、胆固醇38.5%、PEG化脂质1.5%。部分新型LNP会引入第五种组分，比如SORT技术平台，加入第五种成分可改变纳米粒表面电荷，实现器官组织靶向性。核酸有效地被包裹在LNP内部。
图1.LNP组分及作用示意图
（1）可电离脂质是绝对的核心
它的精巧之处在于一个“pH依赖的电荷开关”。当环境pH低于可电离脂质pKa时，可电离脂质带正电，与负电荷mRNA静电吸附，这是LNP实现mRNA包封的关键步骤。不同类型的可电离脂质具有独特的pKa值，这对LNPs的靶向性能和药物递送效率具有显著影响。
pKa是可电离脂质的关键参数，可通过改变化学结构来调整。pKa的设计要考虑LNP在体内的全周期。若pKa太高，高于血液pH，则LNP在血液里带正电，更易被负电物质吸附、清除且增加体内毒性；若pKa值太低，到了内体里质子化程度不高，降低内体逃逸效率。研究表明，当LNPs的pKa值处于6.6至6.9区间时，肌肉注射型mRNA疫苗能展现出最佳的免疫原性。
（2）辅助磷脂
是LNP形成和功能的关键辅助脂质，易形成脂质膜的特点不仅有助于维持LNP的稳定性、促进细胞融合，而且还能促进内体逃逸过程。有研究表明，两亲性磷脂更倾向于靶向肝脏递送，而阴离子磷脂则能促进脾脏靶向。磷脂的化学结构差异为实现脂质纳米颗粒（LNPs）的器官特异性调控提供了新的角度。
（3）胆固醇
也是一种“稳定膜结构”，在LNP结构中起支撑作用。胆固醇参与调节整个脂质组装体的相行为，当温度高于磷脂相变温度（Tm）时，脂质膜处于无序状态，当温度低于Tm时，脂质膜处于凝胶状，加入胆固醇可调整脂质膜的流动性，使脂质膜处于有序稳定状态。此外，胆固醇本身也能被细胞表面受体识别，间接影响摄取效率。
图2.DSPC和Chol的作用示意图
（图源：https://doi.org/10.1016/j.addr.2022.114416）
（4）PEG化脂质
对LNP在体内/体外的稳定性有关键作用。PEG化脂质主要由脂质疏水头部和PEG亲水尾部构成，其在脂质纳米颗粒（LNPs）中的摩尔百分比占比最低（通常为1.5~3.0 mol%）。PEG化脂质通过在LNP表面形成的亲水性空间位阻效应，促进其自组装过程，抑制颗粒聚集来维持LNP的稳定性。
在低表面密度时，聚乙二醇呈“蘑菇”状，其中聚合物被分离并排列在接近表面的位置，而在较高密度时，聚合物链更紧密并排列成直（刷状）构象，从而产生更大的亲水性屏障，在体内能产生“隐形”效果，降低血浆蛋白吸附和颗粒聚集，延长循环时间。
图3.PEG化脂质结构及在液态LNP表面状态的示意图
（图源：https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.3c00174）
以下是上市的核酸LNP药物组成和配方，目前，这些材料仍是LNP递送载体研发中的明星材料或是常用对照材料。
图4.三款上市核酸LNP药物成分及配方
（图源：https://doi.org/10.1016/j.dmpk.2021.100424）
2、LNP在体内如何工作？
LNP在体内的递送机制已经是明确的过程，四种脂质组分协同展开。下图描述了Onpattro药物LNP核酸递送的全过程：
①LNP进入体内后，PEG化脂质从颗粒表面解离；②血液中内源性载脂蛋白E（apoE）等蛋白质被募集到LNP表面，进而促使LNP通过与细胞表面受体（如低密度脂蛋白受体）结合，实现③向靶细胞的摄取；④LNP靠近细胞并通过胞吞作用被细胞内化；⑤内吞后的LNP进入内体，酸性内体环境使可电离脂质发生质子化，与内膜上带负电脂质相互作用，引发膜融合，最终导致mRNA释放到细胞质中，即内体逃逸过程；⑥随后mRNA可与核糖体机制结合，进而合成目标蛋白。
图5.LNP在血循环中PEG化脂质、蛋白吸附及被肝脏摄取过程
（图源：https://doi.org/10.1016/j.addr.2022.114416）
LNP用于预防疫苗时，以新冠核酸疫苗为例，肌肉注射包载编码新冠抗原的mRNA的LNP后，LNP入胞实现内体逃逸后，在胞质内，mRNA被翻译出新冠病毒的刺突抗原（目标蛋白），进而激活机体的免疫系统，产生免疫记忆，达到预防作用。
图6.新冠病毒mRNA疫苗发挥免疫保护作用机制
（图源：https://doi.org/10.1038/s41578-021-00358-0）
内体逃逸过程：在LNP入胞后，体内逃逸的过程是依靠可电离脂质的pH响应实现的。①在中性pH条件下，可电离阳离子脂质呈中性形式，在LNP内部形成无定形油滴；②LNP通过胞吞作用被摄取后，内体环境pH值降低，到达LNP周围脂质外层单分子膜的可电离脂质中，越来越多的部分转化为带正电的形式；③LNP表面带正电脂质的数量不断增加，使其与内体膜带负电的内层单分子膜紧密结合，并引发LNP膜与内体膜的半融合；④半融合进一步发展为完全融合，mRNA随之释放到细胞质中。该作用机制是比较多人公认的。
图7.LNP与内体膜相互作用的详细过程
（图源：https://doi.org/10.1038/s41573-024-00977-6）
3、LNP的发展时间线
LNP的历史不是一条平滑上升的曲线，而是有几次关键转变。
第一次，从脂质体到LNP的结构转变。早期药物递送用的是脂质体（1995年获批的阿霉素脂质体Doxil是代表），但表面负电荷与核酸排斥、封装效率低下、表达水平低问题不能得到很好的解决。1990年代，Peter Cullis及其合作者对可电离脂质研发有了实质性成果，随后结合PEG修饰脂质与胆固醇，确立了脂质纳米颗粒（Lipid nanoparticle, LNP）的四元核心结构。LNP的革命在于结构：它不是一个空心泡，而是一个实心的、脂质与核酸通过静电作用形成的致密核心，冷冻电镜下可见核酸被夹在脂质层之间，形成核壳结构。
图8. 脂质体与LNP的结构区别
第二次，Onpattro的获批。2018年首款LNP-siRNA药物Onpattro获批，验证了其治疗遗传性疾病的临床价值，标志着LNP技术从实验室走向应用。证明了可电离脂质LNP在人体上安全性可接受、剂量-效应关系可控，以及LNP药物整个CMC链条可以被工业化并满足监管要求。
第三次，新冠mRNA疫苗。2020年，新冠疫情将LNP推向了高潮， LNP的应用场景得到极端的扩展。此前的LNP应用几乎都是静脉注射、靶向肝脏、递送siRNA；疫苗则是肌肉注射、主要在注射部位和引流淋巴结的细胞中表达、递送mRNA、且只需要短暂表达就能激发持久免疫。数十亿剂的规模也顺带解决了脂质原料和微流控设备的供应链规模化的产业问题。
第四次，正在发生的肝外靶向。2021年之后，方向明显转向"肝外"和"细胞特异性"。SORT策略、靶向配体修饰、局部给药（吸入、鞘内、玻璃体注射）、以及体内CAR-T和体内基因编辑，都是这一转向的产物。这条线现在还主要在动物和早期临床，但它未来价值潜力无限。
图9.LNP疗法的发展时间线
（图源：https://doi.org/10.1038/s41573-024-00977-6）
4、LNP如何制备：从自组装到放大
（1）原理
制备的核心是让脂质在核酸存在下可控地自组装。常规做法是把四种脂质按配比溶于乙醇，把核酸溶于酸性的缓冲液（酸性环境让可电离脂质质子化，从而通过静电作用抓住带负电的核酸），然后让两相快速混合，混合导致乙醇浓度骤降、脂质溶解度迅速下降，脂质在毫秒到秒级的时间尺度内成核并"包裹"核酸生长成颗粒。混合后需要立即稀释，降低乙醇浓度，再通过透析或切向流超滤（TFF）去除乙醇、把缓冲液换成生理pH的缓冲体系。最后过滤除菌，加了冷冻保护剂，常用的是蔗糖。
如今，已经实现了LNP多种保存方式：冻干制剂、低温液体形式保存（2-8℃），但冷冻保存还是最常见的方式。
图10.LNP的不同制备方法示意图
（图源：https://doi.org/10.1038/s41596-022-00755-x）
（2）微流控工艺是主流制备方法
移液管混合法可用于小规模制剂包封，但有LNP粒径和分散性大小不稳定、包封率低问题，而涡流混合方法不适合大规模生产。目前，微流控技术被认为是制备LNP的最先进技术，有效地解决了上述重复性和放大规模的挑战。
微流控技术核心在于混合芯片。芯片内部是纳米级别宽度的弯曲细通路。通路形状有很多种，三种的混合几何结构有人字形混合器（也称为鱼骨形混合器，混沌涡流混合）、环形微混合器（冲击混合）和冲击射流混合器（撞击混合），适配不同制备规模需求，其中鱼骨形混合器（SHM）是其中最经典的构型。
图11.基于微流控技术的LNP制备过程及混合器结构示意图
（图源：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c18274）
制备的关键参数：流速比（FRR，水相/有机相体积比，常用3:1），调控体系终态乙醇浓度与脂质过饱和度，直接影响纳米粒成核生长；总流速（TFR），决定微流控腔内剪切强度与两相混合时间，左右混合均匀度；脂质总浓度，影响最终粒径、PDI 与单位时间产率；水相pH，需控制在可电离脂质pKa以下（通常 pH≈4），保障脂质质子化、实现与核酸的静电复合；体系温度，改变脂质分子流动性与自组装动力学，影响颗粒形貌与包封行为。
5、LNP的表征及方法
随着LNP药物的上市，其表征内容和方法逐渐固化和成熟。通过表征LNP理化性质，达到质控目的。
LNP是多层级的核壳纳米递送系统，单一表征手段无法完整解析其全部结构与理化特征，需要多技术联用，从宏观粒径到分子内部结构分层获取信息：
（1）常规质控类技术（低复杂度）：DLS/NTA测流体力学半径；PALS测定Zeta电位；NanoFCM可区分空载颗粒、定量单个颗粒内的mRNA载量；RiboGreen法检测包封率。这类方法操作简便，适合制剂日常放行检测，仅提供颗粒整体宏观参数。
（2）形貌与亚结构解析（中等复杂度）：冷冻电镜（cryoTEM）直接观测颗粒几何粒径、微观形貌；小角X射线散射（SAXS）解析颗粒内部的脂质有序组装结构。
（3）分子级深层结构（高复杂度）：小角中子散射（SANS）基于核壳模型解析壳层厚度、回转直径；核磁共振（NMR）获取脂质、核酸组分在颗粒内部的分子空间分布。这类技术设备昂贵、实验复杂，但能揭示LNP纳米尺度的内部分子排布信息。
核心逻辑是：在项目不同阶段，表征方法会不同。早期阶段，粒径、PDI、包封率、pKa、Zeta这些是必测项目，是LNP质量放行的硬指标。随着项目的深入研究，需要解析LNP精细组装结构时，比如制剂机理研究、处方开发，可选择性复杂度高的方法，这在学术文献中更常见。
图12.液态LNPs最常用的结构与形态表征技术
（图源：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c18274）
6、应用领域
（1）已经成熟的商业领域
①预防性疫苗：这是大众对LNP认知度最高的应用方向，目前，已上市了五款预防性mRNA疫苗，辉瑞/BioNTech的Comirnaty（新冠病毒mRNA疫苗）、Moderna的Spikevax（新冠病毒mRNA疫苗）、mRESVIA（RSV疫苗）、mFLUSIVA（mRNA-1010，流感疫苗）和国内沃森生物的新型冠状病毒mRNA疫苗。
相比传统疫苗，LNP-mRNA疫苗研发周期更短，面对不同的适应症，只需要更换里面的抗原核酸，能够快速针对变异株更新抗原序列，特别适合传染性疾病的预防。
LNP的贡献不只是"递送mRNA"，它本身还有佐剂效应，可电离脂质本身能够激活炎症相关通路，增强免疫激活效应，提高免疫保护力。但这是一把双刃剑，很多研究明确了疫苗的副作用（发热、局部反应、罕见的心肌炎）部分来自LNP组分本身的炎症活性，而非mRNA序列。如今研究者们已经开发很多低免疫原性的新型可电离脂质，在保持有效的免疫刺激下，能大幅度降低炎症反应带来的副作用。
②遗传性疾病（罕见病）：这是第二个被充分验证的场景，也是siRNA药物商业化的基石。2018年获批的Onpattro（patisiran）正是依托 LNP 实现肝脏靶向递送，用于治疗转甲状腺素蛋白淀粉样变性（ATTR）。肝脏天然是传统LNP最容易富集的器官，LNP进入肝细胞释放 siRNA，在转录后水平沉默致病基因，无需修改基因组，适合单基因缺陷类肝病。目前研发也在不断拓展肝脏适应症，包括原发性高草酸尿症、家族性高胆固醇血症等。
（2）正在临床冲刺的商业领域
①个体化肿瘤新抗原疫苗：通过LNP包裹编码肿瘤新抗原、肿瘤相关抗原的mRNA，唤醒机体免疫系统识别并杀伤肿瘤细胞。
每位患者肿瘤突变谱独一无二，需要定制专属mRNA序列，而LNP脂质配方、制剂工艺框架可以通用，仅替换核酸payload，这正是平台型药物最理想的商业模式。
Moderna与默沙东合作的Intismeran autogene（原 mRNA-4157）用于术后高危黑色素瘤辅助治疗，III期INTerpath-001研究已经达到主要终点，取得积极数据。
②体内基因编辑疗法：同样高度依赖 LNP 载体。CRISPR-Cas系统的质粒、mRNA+gRNA、RNP复合物都可以被LNP包载，实现体内定点基因修饰。现阶段LNP介导的基因编辑多数优先靶向肝脏，用于修正单基因致病突变；而肝外靶向LNP（脾脏、骨髓）的持续突破，正在尝试把 CRISPR 组分递送到造血细胞、免疫细胞，拓展地中海贫血、白血病等血液疾病的治疗窗口。
LNP递送Cas9 mRNA瞬时表达的独有优势，正是基因编辑所需要的。编辑器（Cas9蛋白）只在细胞内存在几小时到几天，随即降解，这大幅降低了持续表达带来的脱靶编辑风险。相比之下，病毒载体介导的编辑元件会长期表达，脱靶和免疫风险更高。
Intellia的NTLA-2001(治疗转甲状腺素蛋白淀粉样变)和NTLA-2002(治疗遗传性血管性水肿HAE)均是依托 LNP 递送CRISPR系统敲除肝脏基因，目前临床研究仍在持续推进。
（3）有无限潜力的商业领域——肝外递送
LNP有天然趋肝脏特性，但这不妨碍大家挑战LNP肝外靶向应用的可能性。肝外递送是提高LNP应用上限的前沿方向。肝外递送技术主要是在LNP表面修饰靶向配体，形成tLNPs (Targeted Lipid Nanoparticles, tLNPs)，赋予LNP主动靶向功能，减少肝脏的天然积累。目前，肝外递送LNP已经在脾脏、肺、T细胞等方面持续获得成果。
①体内CAR-T（in vivo CAR-T）：这是在LNP表面修饰了配体，形成主动靶向T细胞的tLNPs。tLNP包裹编码嵌合抗原受体（CAR）核酸，在体内将CAR mRNA递送至T细胞，使T细胞膜上表达CAR，实现在原位制备CAR-T。CAR-T依靠CAR识别靶细胞并激活杀伤效应。
这是目前资本和产业最兴奋的方向之一。in vivo CAR-T省去传统CAR-T体外细胞采集、转染与扩增的复杂和成本极高的流程。相较于病毒介导的in vivo CAR-T，tLNP会更加安全，无插入风险、长期免疫隐患，减少T细胞持续耗竭带来的风险。目前，依托tLNP实现in vivo CAR-T的技术已经进入人体实验，国内外数条管线在铆足劲往前推。海外Capstan（艾伯维）CPTX2309、国内嘉晨西海JCXH-213、威斯津WGb-0301、微滔GT801等管线陆续启动I期临床，部分候选药物在人体中观察到CAR阳性T细胞扩增与B细胞清除的积极信号，并且有望摆脱传统CAR-T必需的化疗清淋步骤。
②SORT策略：这是不依靠LNP表面配体修饰实现肝外递送的代表技术。SORT策略在四组分外加入第五种带电脂质来重定向器官。优点是组分简单、工艺改动小，容易在现有平台上叠加。缺点是其机制尚未完全阐明（主流的假说是改变蛋白冠组成，但细节仍有争议），且鼠与非人灵长类血浆蛋白组分、脂蛋白亚型浓度差异很大，静脉注射跨物种转化还需要继续探索。ReCode Therapeutics公司的RCT2100（用于囊性纤维化）和RCT1100（用于原发性纤毛运动障碍）两个项目已进入人体试验阶段，均采用吸入式给药，旨在将mRNA递送至肺部进行治疗。
表1.LNP应用领域的汇总
7、LNP面临的挑战
（1）IP自由实施（FTO）风险
外行观察LNP产业，习惯以管线布局评判企业实力，盘点各家候选药物的临床进展；但行业内人士，首要关注点是可电离脂质的知识产权归属。
FTO即自由实施分析：评估在目标国家/地区实施自研 LNP 技术、生产并销售产品时，会不会落入第三方有效专利的权利要求保护范围。哪怕已有自主申请的专利，也不代表可以自由落地。自主专利更多保护自己的技术不被别人抄袭，FTO解决的是 “会不会侵犯别人专利”。IP自由实施（Freedom to Operate，FTO）是管线进入临床、商业化前必须完成的尽职调查。
LNP专利保护覆盖维度极广，围绕LNP的专利体系不仅是可电离脂质，还覆盖配方、核酸载荷、靶向递送、核酸包封工艺等。
过去几年针对Moderna的两起诉讼，把这种风险从纸面变成了真金白银。Arbutus & Genevant诉Moderna，是LNP领域影响最大的专利案。2022年原告起诉Moderna，主张Spikevax疫苗的SM-102 LNP落入US8,058,069（Moderna提出无效请求，维持全部有效）、US8,492,359、US8,822,668、US9,364,435（Moderna提出无效请求，维持部分有效）、US9,504,651 和US11,141,378 的专利保护范围。经过多年的拉锯，最终于2026年3月双方全球和解：Moderna最高赔付22.5亿美元，同时获得传染病mRNA疫苗的全球非独占许可，全部诉讼撤诉。
而Alnylam诉Moderna案结局相反。Alnylam指控Moderna的SPIKEVAX疫苗侵犯US11246933、US11382979两件专利。争议焦点是权利要求中“branched alkyl（支链烷基）”的解释。2025年CAFC终审，判定Moderna不侵权，Alnylam败诉，无法再凭该两件专利索赔。
两起案件一成一败，反映了LNP专利中暗藏风险的不确定性。国内LNP企业需要正视IP自由实施的现实意义：产品出海必将直面专利摩擦。本土开发可以依托国内监管与司法环境推进，但一旦进军欧美市场、对外授权给跨国药企，知识产权是绕不开的关卡，而这一点常在融资、BD谈判中被低估。
（2）PEG化脂质
PEG链的临床价值在于形成“隐形冠”，减少血浆蛋白吸附、延缓网状内皮系统清除、维持体内外稳定性。但这一策略内嵌了一个结构性矛盾：PEG本身是一个被免疫系统识别的外源抗原。
首次注射后，PEG脂质可诱导抗PEG抗体的产生；再次给药时，抗体结合LNP并激活补体，触发肝库普弗细胞对LNP的快速清除，即加速血液清除现象（Accelerated Blood Clearance, ABC）。对于疫苗等单次或低频给药场景，这一风险尚可管理；但对于需要长期重复给药的治疗性mRNA产品，比如蛋白替代、基因编辑、慢性病治疗，ABC现象直接侵蚀疗效的可持续性。
学术与工业界正在探索多条PEG替代路径，包括聚肌氨酸、线性聚甘油、聚PEtOx 或 聚PEOZ等，但目前临床上仍使用PEG化脂质。
（3）肝脏趋向性
上面讲过LNP天然高度集中于肝脏。目前，肝外递送也是LNP热门研究领域之一，尽管在LNP表面修饰了靶向肝外的配体，但未能真正解决LNP在肝脏高富集的问题。配体修饰的思路是“增加对靶细胞的亲和力”，对于传统可电离脂质 LNP，进入循环后会快速吸附血液中的载脂蛋白E（ApoE），ApoE介导LNP被肝细胞表面LDL受体识别、内吞，尽管颗粒表面修饰主动靶向配体，阻挡不了蛋白冠的形成，还可能被形成的蛋白冠空间遮蔽，进而减弱靶向识别作用。
另外，LNP粒径、表面电荷、可电离脂质pKa等基础理化属性同样会调控体内生物分布，决定循环中蛋白冠的形成。
厚存纳米团队通过调节LNP关键理化性质，联合特异性配体修饰策略，开发出脾靶向tLNP，显著减少LNP向肝脏富集。在Balb/c小鼠体内，脾脏靶向富集比例可高达80%以上；在LNP表面修饰αCD8抗体，对Balb/c小鼠静脉注射后，脾脏T细胞阳性率高达98%以上。
（4）新载体的CMC工艺稳定放大
经过这几年技术的快速发展迭代，LNP的工艺放大问题完善了许多，很多平台已经能做到稳定可控的放大生产。但传统肝靶向 mRNA 疫苗走通了商业化路线，不等于所有 LNP 配方都能轻松放大，尤其是下一代肝外靶向tLNP、SORT、CssDNA-LNP等创新体系，放大依旧是临床转化的重大卡点。
另外，LNP组分的原料质控、批间波动与监管要求会持续抬升，对应的质控方法、放大可比性数据将面临更严格的审批。
国内LNP产业瓶颈，已经不再是 “能不能做出来”，而是产品差异化何在。制剂生产能力逐步大众化，不再是壁垒；差异化竞争力必须来自原创脂质分子、独特递送机制与临床数据。依靠me-too叠加成本优势，仅能获取短期订单，难以形成长期溢价，也无法突破出海IP限制。
国内企业的布局重点可以是：
其一，投入原创可电离脂质的分子结构开发，并同步开展全球专利布局；
其二，聚焦肝外递送的细分场景，锁定特定器官或细胞靶点打造全球领先的技术能力，而非全赛道跟随式研发；
其三，将制造端优势从“具备生产能力” 升级为更低生产成本、更优制剂稳定性、更高批次间质量一致性，因为工艺本身同样可以构筑护城河。
本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表厚存纳米立场。