背景技术：
1、呼吸道上皮细胞内衬于呼吸道。呼吸上皮细胞的主要功能是湿润呼吸道，保护气道免受潜在的病原体、感染和组织损伤，和/或促进气体交换。气道上皮细胞的功能障碍可导致许多病症，包括例如哮喘、慢性阻塞性肺病(copd)和囊性纤维化。将有效载荷递送至呼吸上皮细胞可用于诱导针对感兴趣的抗原的免疫并调节气道上皮细胞的功能，例如替代缺失或突变的蛋白质或增加或降低此类细胞的功能性。
2、例如，囊性纤维化(“cf”)是一种常染色体隐性疾病，其特征在于患者中又粘又稠的粘液的异常累积。cf也被称为胰腺的囊性纤维化、胰腺的纤维囊性疾病或粘液粘稠病(muscoviscidosis)。粘液是润滑和保护肺、生殖系统、消化系统和其他器官的重要体液。然而，cf患者产生又粘又稠的粘液，粘液减小气道的大小，导致慢性咳嗽、喘鸣、炎症、细菌感染、纤维化和肺囊肿。另外，大多数cf患者具有阻塞胰腺导管的粘液，该粘液防止胰岛素和消化酶释放，导致腹泻、营养不良、生长不良和体重减轻。gershman a.j.等人,cleve clinj med.73:1065-1074(2006)。cf在高加索人出生时的估计发病率为2,500至3,500人中有1例，但在其他群体中更为罕见。ratjen f.等人,lancet 361:681-689(2003)。大多数当前cf治疗仅控制症状而不能治愈疾病。具体地，开具抗生素、抗炎药、支气管扩张剂、解充血药、高蛋白和高脂肪饮食及维生素补充剂的处方以控制症状。在晚期肺病中，还进行了肺移植以向患者提供未受损的肺。然而，这些治疗并未完全或可靠地控制疾病。已经出现专注于cf根本原因的新治疗方法。这些治疗调节具有phe508del cftr突变的患者的囊性纤维化跨膜传导调节因子(cftr)。middleton p.j.等人,n engl j med.381:1809-1819(2019)。然而，每一百名cf患者中约有1个没有phe508delcftr突变，将他们从这种治疗中排除。
3、因此，需要改进的疗法来治疗与气道上皮细胞功能障碍相关的病症(例如cf)，靶向此类气道上皮细胞进行预防性疗法(例如免疫接种)，或治疗将受益于核酸分子或其他有效载荷分子向气道上皮细胞的治疗性递送的其他病症。
技术实现思路
1、本公开提供了用于将核酸分子(例如，mrna治疗剂)递送至气道上皮细胞以治疗与气道上皮功能障碍相关的病症或获得患者的预防益处的lnp分子。在一个实施方案中，主题lnp分子可用于治疗与上皮细胞功能障碍相关的病症，诸如囊性纤维化(cf)、copd或哮喘，以及用于施用疫苗有效载荷。本公开提供了lnp，其例如在体外和体内施用至细胞时具有改善的特性，例如，如例如通过lnp的细胞积聚、期望蛋白质的表达和/或mrna表达所测量的，有效载荷至上皮细胞改善的递送。
2、在一个方面，本文提供了一种纳米颗粒，其包含：
3、(a)脂质纳米颗粒核，
4、(b)包封在所述核内用于递送到细胞中的多核苷酸或多肽有效载荷，以及
5、(c)主要置于所述核的外表面上的阳离子剂，
6、其中所述纳米颗粒在生理ph下具有大于中性的ζ电位。
7、在一个方面，本文提供了一种纳米颗粒，其包含：
8、(a)脂质纳米颗粒核，其包含：
9、(i)可电离脂质，
10、(ii)磷脂，
11、(iii)结构脂质，和
12、(iv)peg-脂质，和
13、(b)包封在所述核内用于递送到细胞中的多核苷酸或多肽有效载荷，以及
14、(c)阳离子剂。
15、在一个方面，本文提供了一种纳米颗粒，其包含：
16、(a)脂质纳米颗粒核，
17、(b)包封在所述核内用于递送到细胞中的多核苷酸或多肽有效载荷，以及
18、(c)阳离子剂，
19、其中所述纳米颗粒在上皮细胞中表现出至少约20％的细胞积聚并且在上皮细胞中表现出约5％或更高的表达。
20、在一个方面，本文提供了一种制备纳米颗粒的方法，所述方法包括使脂质纳米颗粒与阳离子剂接触，其中所述脂质纳米颗粒包含：
21、(a)脂质纳米颗粒核，其包含：
22、(i)可电离脂质，
23、(ii)磷脂，
24、(iii)结构脂质，和
25、(iv)peg-脂质，和
26、(b)包封在所述核内用于递送到细胞中的多核苷酸或多肽有效载荷。
27、在一个方面，本文提供了通过本文所述的方法制备的纳米颗粒。
28、在一个方面，本文提供了将多核苷酸或多肽有效载荷递送到细胞中的方法，其包括使所述细胞与本文所述的纳米颗粒接触。
29、在一个方面，本文提供了治疗或防止患者的疾病的方法，其包括向所述患者施用包含有效载荷的纳米颗粒以治疗或防止如本文所述的疾病。
30、本发明的每个限制都可以涵盖本发明的各种实施方案。因此，预期本发明的牵涉任何一个要素或要素组合的每个限制都可包括在本发明的每个方面中。本发明在其应用方面不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的组分的构造和排列的细节。本发明能够具有其他实施方案并且能够以各种方式实践或进行。
1.一种纳米颗粒，其包含：
2.一种纳米颗粒，其包含：
3.一种纳米颗粒，其包含：
4.一种纳米颗粒，其包含：
5.如权利要求1-4中任一项所述的纳米颗粒，其中所述阳离子剂与多核苷酸有效载荷的重量比为约1:1至约4:1、约1.25:1至约3.75:1、约1.25:1、约2.5:1或约3.75:1。
6.如权利要求1-5中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒具有约5mv至约20mv、约5mv至约20mv、约5mv至约15mv或约5mv至约10mv的ζ电位。
7.如权利要求1-6中任一项所述的纳米颗粒，其中所述脂质纳米颗粒核在中性ph下具有中性电荷。
8.如权利要求1-7中任一项所述的纳米颗粒，其中大于约80％、大于90％、大于95％或大于95％的所述阳离子剂在所述纳米颗粒的表面上。
9.如权利要求1-8中任一项所述的纳米颗粒，其中至少约50％、至少约75％、至少约90％或至少约95％的所述多核苷酸或多肽有效载荷包封在所述核内。
10.如权利要求1-9中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒具有小于约0.4、小于约0.3或小于约0.2的多分散性值。
11.如权利要求1-10中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒具有约40nm至约150nm、约50nm至约100nm、约60nm至约120nm、约60nm至约100nm或约60nm至约80nm的平均直径。
12.如权利要求1-11中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒的laurdan广义极化(gpl)大于或等于约0.6。
13.如权利要求1-12中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒具有大于约6nm或大于约7nm的d-间距。
14.如权利要求1-13中任一项所述的纳米颗粒，其中至少50％、至少75％、至少90％或至少95％的所述纳米颗粒具有大于阈值极化水平的表面流动性值。
15.如权利要求1-14中任一项所述的纳米颗粒，其中当所述纳米颗粒与细胞群接触时，约10％或更多、约15％或更多或约20％或更多的细胞群已积聚所述纳米颗粒。
16.如权利要求1-15中任一项所述的纳米颗粒，其中当所述纳米颗粒与细胞群接触时，约5％或更多或约10％或更多的细胞表达所述多核苷酸或多肽。
17.如权利要求1-16中任一项所述的纳米颗粒，其中所述细胞群是上皮细胞群。
18.如权利要求1-16中任一项所述的纳米颗粒，其中所述细胞群是呼吸上皮细胞群。
19.如权利要求1-16中任一项所述的纳米颗粒，其中所述细胞群是鼻细胞群。
20.如权利要求1-16中任一项所述的纳米颗粒，其中所述细胞群是肺泡上皮细胞群。
21.如权利要求1-16中任一项所述的纳米颗粒，其中所述细胞群是肺细胞群。
22.如权利要求1-16中任一项所述的纳米颗粒，其中所述细胞群是支气管上皮细胞群。
23.如权利要求1-16中任一项所述的纳米颗粒，其中所述细胞群是hbe群。
24.如权利要求1-23中任一项所述的纳米颗粒，其中所述阳离子剂在醇中具有大于约1mg/ml、大于约5mg/ml、大于约10mg/ml或大于约20mg/ml的溶解度。
25.如权利要求24所述的纳米颗粒，其中所述醇是c1-6醇。
26.如权利要求25所述的纳米颗粒，其中所述醇是乙醇。
27.如权利要求1-26中任一项所述的纳米颗粒，其中所述阳离子剂是阳离子脂质。
28.如权利要求27所述的纳米颗粒，其中所述阳离子脂质是水溶性两亲分子。
29.如权利要求28所述的纳米颗粒，其中所述两亲分子包含脂质部分和亲水部分。
30.如权利要求29所述的纳米颗粒，其中所述脂质部分包含结构脂质、脂肪酸或烃基。
31.如权利要求27所述的纳米颗粒，其中所述阳离子脂质是包含疏水部分和亲水部分的甾醇胺。
32.如权利要求31所述的纳米颗粒，其中所述亲水部分包含胺基，所述胺基包含一至四个伯胺、仲胺或叔胺或其混合物。
33.如权利要求32所述的纳米颗粒，其中所述胺基包含一个或两个末端伯胺。
34.如权利要求32所述的纳米颗粒，其中所述胺基包含一个或两个末端伯胺和一个内部仲胺。
35.如权利要求32所述的纳米颗粒，其中所述胺基包含一个或两个叔胺。
36.如权利要求32-35中任一项所述的纳米颗粒，其中所述胺基具有大于约8的pka值。
37.如权利要求32-35中任一项所述的纳米颗粒，其中所述胺基具有大于约9的pka值。
38.如权利要求31-37中任一项所述的纳米颗粒，其中所述甾醇胺是式(a1)的化合物：
39.如权利要求31-38所述的纳米颗粒，其中所述甾醇胺具有式a2a：
40.如权利要求39所述的纳米颗粒，其中----是双键。
41.如权利要求39所述的纳米颗粒，其中----是单键。
42.如权利要求39或40所述的纳米颗粒，其中la为-oc(＝o)、-oc(＝o)n-或-oc(＝o)-ch2-ch2-c(＝o)n-。
43.如权利要求39-42中任一项所述的纳米颗粒，其中n为1。
44.如权利要求39-42中任一项所述的纳米颗粒，其中n为2。
45.如权利要求39-44中任一项所述的纳米颗粒，其中r1为c1-14烷基。
46.如权利要求39-44中任一项所述的纳米颗粒，其中r1为c1-14烯基。
47.如权利要求39-44中任一项所述的纳米颗粒，其中r1为
48.如权利要求39-47中任一项所述的纳米颗粒，其中y1为c1-10烷基、3至8元杂环烷基、-c1-6烷基-(3至8元杂环烷基)或-c1-6烷基-(5至6元杂芳基)，
49.如权利要求39-47中任一项所述的纳米颗粒，其中y1选自：
50.如权利要求31-38中任一项所述的纳米颗粒，其中所述甾醇胺具有式a4
51.如权利要求50所述的纳米颗粒，其中z1为oh。
52.如权利要求50所述的纳米颗粒，其中z1为c3-6烷基。
53.如权利要求50-52中任一项所述的纳米颗粒，其中l为-c(＝o)n-、-ch2-nh-c(＝o)-或-c(＝o)o-。
54.如权利要求50-53中任一项所述的纳米颗粒，其中y1为包含一至五个伯胺、仲胺或叔胺或其组合的c1-10烷基。
55.如权利要求50-53中任一项所述的纳米颗粒，其中y1为
56.如权利要求50-55中任一项所述的纳米颗粒，其中n为1。
57.如权利要求50-55中任一项所述的纳米颗粒，其中n为2。
58.如权利要求38所述的纳米颗粒，其中所述甾醇胺选自：
59.如权利要求1-38中任一项所述的纳米颗粒，其中所述阳离子剂是非脂质阳离子剂。
60.如权利要求59中任一项所述的纳米颗粒，其中所述非脂质阳离子剂是苯扎氯铵、氯化十六烷基吡啶、l-赖氨酸一水合物或氨丁三醇。
61.如权利要求1-26中任一项所述的纳米颗粒，其中所述阳离子剂是经修饰的精氨酸。
62.如权利要求1-61中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒包含约30摩尔％至约60摩尔％或约40摩尔％至约50摩尔％的可电离脂质。
63.如权利要求1-61中任一项所述的纳米颗粒，其中可电离脂质是化合物18：
64.如权利要求1-63中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒包含约5摩尔％至约15摩尔％、约8摩尔％至约13摩尔％或约10摩尔％至约12摩尔％的磷脂。
65.如权利要求1-64中任一项所述的纳米颗粒，其中所述磷脂是1,2二硬脂酰sn甘油3磷酸胆碱(dspc)。
66.如权利要求1-65中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒包含约20摩尔％至约60摩尔％、约30摩尔％至约50摩尔％、约35摩尔％或约40摩尔％的结构脂质。
67.如权利要求1-66中任一项所述的纳米颗粒，其中所述结构脂质选自类固醇、二萜、三萜、胆甾烷和熊果酸或其衍生物。
68.如权利要求1-66中任一项所述的纳米颗粒，其中所述结构脂质是选自胆固醇和植物固醇的类固醇。
69.如权利要求1-66中任一项所述的纳米颗粒，其中所述结构脂质是胆固醇或具有以下结构的化合物：
70.如权利要求1-69中任一项所述的纳米颗粒，其中所述peg-脂质选自经peg修饰的磷脂酰乙醇胺、经peg修饰的磷脂酸、经peg修饰的神经酰胺、经peg修饰的二烷基胺、经peg修饰的二酰基甘油、经peg修饰的二烷基甘油及其混合物。
71.如权利要求1-69中任一项所述的纳米颗粒，其中所述peg-脂质是peg-dmg。
72.如权利要求1-69中任一项所述的纳米颗粒，其中所述peg-脂质是dmg-peg 2k。
73.如权利要求1-69中任一项所述的纳米颗粒，其中所述peg-脂质是化合物428。
74.如权利要求1-71中任一项所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒包含约1摩尔％至约5摩尔％的peg-脂质，或约1摩尔％至约2.5摩尔％的peg-脂质。
75.一种细胞，其包含权利要求1-74中任一项所述的纳米颗粒。
76.如权利要求75所述的细胞，其中所述细胞是上皮细胞。
77.如权利要求75所述的细胞，其中所述细胞是呼吸上皮细胞。
78.如权利要求75所述的细胞，其中所述细胞是鼻细胞。
79.如权利要求75所述的细胞，其中所述细胞是肺泡上皮细胞。
80.如权利要求75所述的细胞，其中所述细胞是肺细胞。
81.如权利要求75所述的细胞，其中所述细胞是支气管上皮细胞。
82.如权利要求75所述的细胞，其中所述细胞是人支气管上皮(hbe)细胞。
83.一种药物组合物，其包含权利要求1-74中任一项所述的纳米颗粒。
84.如权利要求83所述的药物组合物，其中所述组合物为液体形式。
85.如权利要求83所述的药物组合物，其中所述组合物适于吸入。
86.一种制备纳米颗粒的方法，所述方法包括使脂质纳米颗粒与阳离子剂接触，其中所述脂质纳米颗粒包含：
87.如权利要求86所述的方法，其中所述脂质纳米颗粒与阳离子剂的所述接触包括将所述阳离子剂溶解在非离子赋形剂中。
88.如权利要求87所述的方法，其中所述非离子赋形剂是聚乙二醇15羟基硬脂酸酯(hs15)。
89.如权利要求86-88中任一项所述的方法，其中所述阳离子剂是甾醇胺。
90.如权利要求89所述的方法，其中所述甾醇胺是gl-67：
91.一种纳米颗粒，其通过权利要求86-90中任一项所述的方法制备。
92.一种将多核苷酸或多肽有效载荷递送到细胞中的方法，其包括使所述细胞与权利要求1-74和91中任一项所述的纳米颗粒接触。
93.一种治疗或防止患者的疾病的方法，其包括向所述患者施用权利要求1-74和91中任一项所述的纳米颗粒或权利要求83-85中任一项所述的组合物，所述纳米颗粒或组合物包含用于治疗或防止所述疾病的有效载荷。
94.如权利要求93所述的方法，其中所述疾病是囊性纤维化。
95.如权利要求93或94所述的方法，其中所述纳米颗粒或组合物通过鼻内、支气管内或肺部施用来施用。
96.如权利要求95所述的方法，其中所述纳米颗粒或组合物通过喷雾器或吸入器施用。
97.一种式a2a的化合物：
98.如权利要求97所述的化合物或其盐，其中----是双键。
99.如权利要求97所述的化合物或其盐，其中----是单键。
100.如权利要求97-99中任一项所述的化合物或其盐，其中la为-oc(＝o)、-oc(＝o)n-或-oc(＝o)-ch2-ch2-c(＝o)n-。
101.如权利要求97至100中任一项所述的化合物或其盐，其中n为1。
102.如权利要求97至100中任一项所述的化合物或其盐，其中n为2。
103.如权利要求97-102中任一项所述的化合物或其盐，其中r1为c1-14烷基。
104.如权利要求97-102中任一项所述的化合物或其盐，其中r1为c1-14烯基。
105.如权利要求97-102中任一项所述的化合物或其盐，其中r1为
106.如权利要求97-105中任一项所述的化合物或其盐，其中y1为c1-10烷基、3至8元杂环烷基、-c1-6烷基-(3至8元杂环烷基)或-c1-6烷基-(5至6元杂芳基)，
107.如权利要求97-105中任一项所述的化合物或其盐，其中y1为
108.一种式a4的化合物：
109.如权利要求108所述的化合物或其盐，其中z1为oh。
110.如权利要求108所述的化合物或其盐，其中z1为c3-6烷基。
111.如权利要求108-110中任一项所述的化合物或其盐，其中l为-c(＝o)n-、-ch2-nh-c(＝o)-或-c(＝o)o-。
112.如权利要求108-111中任一项所述的化合物或其盐，其中y1为包含一至五个伯胺、仲胺或叔胺或其组合的c1-10烷基。
113.如权利要求108-111中任一项所述的化合物或其盐，其中y1为
114.如权利要求108至113中任一项所述的化合物或其盐，其中n为1。
115.如权利要求108至113中任一项所述的化合物或其盐，其中n为2。
116.一种化合物或其盐，其选自：
117.一种组合物，其包含根据权利要求97-116中任一项所述的化合物或其盐和药学上可接受的载剂。
118.如权利要求117所述的组合物，其中所述药学上可接受的载剂是非离子赋形剂。
119.如权利要求118所述的组合物，其中所述非离子赋形剂是hs15。
