mRNAワクチンのカギを”片手”で握る脂質を解明〜立体異性体の制御により、安全性と効果を両立〜

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2025-08-04 北海道大学

北海道大学WPI‑ICReDDと北海道大医学研究院の田中伸哉教授らの研究グループは、mRNAワクチンの脂質ナノ粒子に用いられるイオン化脂質「ALC‑0315」の立体異性体別特性を世界で初めて解析しました。ALC‑0315は(R,R)、(S,S)、およびメソ体の三種の立体異性体を含む混合物として使用されてきましたが、本研究では不斉合成とキラル分取技術により各異性体を高純度に単離。mRNAを搭載した各LNPをヒト細胞に適用した結果、いずれも高いmRNA発現効率を示した一方、細胞毒性に明確な差異を確認。特定の異性体使用により細胞生存率が著しく向上し、従来混合物型よりも安全性が高いことを示しました。この成果は、立体異性体の最適化によって、mRNA医薬品やワクチンの有効性と安全性を両立できる設計指針となる重要な知見です。成果は2025年7月31日付でアメリカ化学会誌(JACS)に掲載されました。

mRNAワクチンのカギを”片手”で握る脂質を解明〜立体異性体の制御により、安全性と効果を両立〜
代表的なイオン化脂質「ALC-0315」の構造とその生物学的影響

<関連情報>

イオン化脂質 ALC0315 の立体異性体の合成と生物学的影響の評価 The Overlooked Stereoisomers of the Ionizable Lipid ALC315

Chandra Kanta De,Masumi Tsuda,Chendan Zhu,Stefanie Dehn,Heike Hinrichs,Nobuya Tsuji,Hui Jin,Hisashi Arase,Shinya Tanaka,and Benjamin List
Journal of the American Chemical Society  Published: July 31, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c08345

Abstract

Lipid nanoparticles (LNPs) are a powerful delivery platform for nucleic acid therapeutics such as mRNA vaccines and gene therapies. Central to their success are ionizable lipids, which facilitate the cellular uptake and endosomal escape of nucleic acids. However, achieving a high delivery efficiency often comes with the drawback of increased cytotoxicity. Here, we report a chemical, biological, and toxicological investigation into the three stereoisomers of ALC315, a mixture of which constitutes one of the most successful marketed ionizable lipids for LNPs. We demonstrate that the individual stereoisomers of ALC315 can be accessed by either the asymmetric chemical synthesis or chromatography of an intermediate. An LNP formulation based on a single stereoisomer of ALC315 enhances mRNA transfer efficiency while reducing the associated cytotoxicity in human cell lines. Our results underscore the potential of stereochemically pure ionizable lipids as key components in the development of next-generation nucleic acid therapies, offering an enhanced delivery performance and better safety profiles.

有機化学・薬学
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