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LNP藥物運輸系統發展概況

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字數 2906
頁數 6
出版作者 林毓傑
出版單位 生物技術開發中心
出版日期 2025/08/25
出版類型 產業評析
所屬領域 生技製藥
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隨著全球mRNA藥品需求成長,相關產品的研發與臨床試驗也隨之增加,而脂質奈米顆粒(Lipid Nanoparticles, LNP)作為其重要的藥物傳遞系統(Drug Delivery System, DDS)因此備受關注。

在全球COVID-19疫情期間,LNP作為兩大疫苗製劑的Comirnaty(Pfizer)與Spikevax(Moderna)的運輸載體,因其遞送疫苗關鍵成分的作用顯著而備受關注。因此隨著兩大疫苗在真實世界以高覆蓋率接種,並驗證其安全性與有效性後,促成更多基於LNP作為藥物遞送載體的核酸藥物開發。不過LNP仍有一些待解決問題,包括其遞送藥物至特定器官或組織的靶向能力,透過不同的修飾(modified)或鏈結(conjugated)方式,達到增強LNP的主動靶向性,可望在有效劑量的前提下,降低、避免藥物脫靶效應而引起的副作用。

 

一、LNP因應用藥物與療法應用廣泛,使市場穩定成長

LNP被相當廣泛的運用在多種形式的藥物/療法市場中,包括:基因療法、小分子藥物、核酸藥物等治療領域,以及非治療領域的化妝品、農業與營養保健食品業。其中核酸類型的大分子藥物,因不易從外部傳輸至體內標的組織或器官的特性,使其療效與安全性很大程度取決於包覆核酸藥物的藥物遞送系統技術,其中又以脂質藥物傳輸系統(Lipid-Based Drug Delivery system, LBDD)的LNP,為mRNA/核酸藥物最主要的遞送載體;另外在基因治療中的DNA,或生物製劑的蛋白質傳遞,都必須克服各種人體內的生物屏障才能作用到細胞或其內部,LNP也成為未來基因治療、蛋白質生物製劑能否成功應用的關鍵。

因此近年全球生技醫藥市場在精準醫療的趨勢下,大力發展細胞基因治療(Cell and Gene Therapy, CGT),Precision Business Insights數據顯示,在疫苗與藥物研發中,LNP重要性日益增加,2021年全球的LNP市場價值達8.6億美元,預估2024年將達到9.2億美元,2018~2029年的CAGR為6.6%,預期到2029年整體市場價值將超越12.7億美元(圖1),其中市場規模也涵蓋各CDMO製造商提供LNP的製造服務。

 

資料來源:Precision Business Insights;DCB產資組ITIS研究團隊(2025/08)

圖1 2018~2029年全球LNP市場規模

 

以應用開發產品為分類的細分市場中,mRNA占整體的69.6%,其次依序為siRNA的17.8%,以及plasmid DNA的5.7%。而以LNP類型細分市場,其中固體脂質奈米顆粒(Solid Lipid Nanoparticles, SLN)占據超過7成的市場份額,遠超越其他類型的LNP,其具備物理穩定性高、生物相容性高、安全性高及易於放大製程規模等優勢,因此多作為疫苗與藥物使用的LNP類型,也是應用在Comirnaty、Spikevax兩款新冠疫苗設計上的LNP(圖2)。

 

資料來源:Frontiers in Pharmacology;DCB產資組ITIS研究團隊(2025/08)

圖2 SLN類型奈米顆粒結構示意圖

 

二、LNP技術平台持續改進,其治療應用領域不斷擴展

LNP基本由四種關鍵成分組成,包括與治療藥物(例如:mRNA)鍵結的可電離脂質、穩定劑脂質、膽固醇和有助於防止聚集的輔助磷脂。這些成分的化學特性或它們之間的比例改變,將影響所輸送的治療藥物效率、性能與生物分布等特性。

LNP作為藥物傳遞的載體已研究十幾年,2018年全球首次由FDA核准以LNP作為載體的藥物,為Alnylam開發的siRNA藥物patisiran(Onpattro)。後續因RNA藥物的治療潛力與不穩定特性,研究人員仍持續投入相關技術的改進,例如在mRNA-LNP治療技術平台上仍需克服脫靶效應(off-target effect)。為增加核酸藥物的靶向能力,滿足精準醫療的市場需求,許多廠商逐漸投入核酸藥物靶向技術的研發。在2022年mRNA藥物/疫苗市場,以LNP為藥物傳遞系統的占比最高,占比達71%(圖3),因此若能使原先不具備特定靶向性的LNP,使其增加特定生物標誌的靶向能力,將有助於拓展核酸藥物在治療更多癌症、難治疾病的廣泛性。

 

資料來源:Roots Analysis;DCB產資組ITIS研究團隊(2025/08)

圖3 mRNA疫苗/藥物之傳遞系統占比

 

三、新型LNP靶向能力提升,增強核酸藥物安全性及治療效益

mRNA藥物發展初期最主要面臨的瓶頸,為難以將核酸送達疾病治療之目標器官,但隨著LNP與化學修飾技術的演進,已能克服大部分RNA藥物傳輸問題,加上藥物遞送技術的精準度仍持續提升,將有助於增加核酸藥物在多種癌症或難治疾病的治療效益、安全性及組織專一性。

脂質體(liposomes)作為脂質顆粒的開創性傳輸平台技術,已被開發用於提供小分子藥物的治療應用,主要由磷脂組成,運用脂質雙層包圍治療藥物;而LNP則由磷脂質、可電離脂質和膽固醇組成,與liposomes具有相似的雙層表面,這種相似性讓原先為增強靶向性運用在脂質體的表面鏈結技術:配體靶向脂質體(Ligand-Targeted Liposome, LTL)的概念,使得LNP能將封裝的藥物釋放到特定癌症或積聚病變細胞的附近區域,並有效地浸潤病變細胞,達到更安全有效的治療效果。

此一新型態的脂質膜上嵌合靶向性物質,如抗體、胜月太配體等,其中鏈結抗體成為抗體靶向功能之脂質奈米顆粒(Ab-LNP, Antibody conjugated Lipid Nanoparticles or Antibody-functionalized Lipid Nanoparticles),將抗體與LNP鍵結可產生具主動性靶向能力的奈米顆粒,結合癌細胞上過度表達或突變細胞表面的目標受體,這使得受體介導的LNP以內吞作用的方式,讓藥物在目標細胞或周圍組織內進行釋放,達到有效的高專一性治療效果,從而減少副作用並提高治療效果。其膜表面鑲嵌特定抗體的結構優勢,同時使得脂質結構的膜具更高穩定性、提升體內停留時長、增強對外在環境因素的抗性,以及可在基因修飾而不經化學處理情況下,增強靶向特定目標的親和力與效力,甚至是賦予可穿透血腦屏障(Blood-Brain Barrier, BBB)等特定功能。

將antibody-liposomes的概念帶入LNP後,Ab-LNP作為藥物傳遞系統的發展迅速,第一位實現這概念的是一名俄羅斯生化學者Vladimir Torchilin,其研究專注於解決藥物傳遞系統的靶向策略,例如:透過抗體與LNP結合,改善核酸藥物對淋巴內皮細胞的靶向性;同時也利用結合聚乙二醇(Polyethylene Glycol, PEG)與脂質衍生物(lipid-derivatives)去優化藥物傳遞系統的穩定性,其研究工作奠定LNP成為核酸藥物傳遞系統的可行性。在此之後,許多研究小組研究了Ab-LNP與針對轉鐵蛋白受體(TfR)、人類表皮生長因子受體2(HER-2)、血管內皮生長因子(VEGF)、上皮生長因子受體(EGFR)、CD44、CD133、CD105等。相比於病毒類型的載體,LNP這類載體具有原料全面且可靈活調控結構組成、高核酸負載量和安全性等優勢,透過Ab-LNP作為有效載體的方式,攜帶著原先不具有高專一性的核酸藥物,可實現核酸藥物直接靶向到治療的細胞或組織的目標。

 

資料來源:Advanced Materials

圖4 LNP與Ab-LNP活化及傳遞mRNA至T細胞的差異

 

四、結論

運用LNP作為載體的最大優勢為客製化,透過調整不同的組成結構與比例,達到優化特定治療藥物的遞送能力,但此特性同時也成為未來需克服的最大障礙,因每個開發項目都針對其特定的應用需求來客製化最適用的LNP,但當製程研發已至可用於人類的臨床良好生產規範(Good Manufacturing Practices, GMP)產品時,LNP可能面臨獨特的製程問題與監管陷阱等挑戰。

目前全球監管機關對LNP的審查規範仍不一致,導致新型LNP產品有時在一個地區被視為活性物質,而在另一個地區被視為新型賦形劑,這使得為準備啟動臨床試驗而申請審查的過程進一步複雜化。依據不同藥物或mRNA調適的特性需求都會增加複雜度和成本,並且由於LNP多種組成成分、異質性結構(heterogeneous formulations)而出現的監管障礙與困難。LNP包覆核酸藥物為近年開發及大量應用的新穎技術,開發者需先了解各國法規單位的審查考量,提前確保產品送審時,符合法規單位的要求。

Ab-LNP藉由奈米醫學領域技術的顯著進步,提升與腫瘤細胞結合的親和力和特異性等主動靶向能力,更能解決癌症抗藥性等問題,尤其是在目前多種適應症之治療效果不佳,亟需增強對目標的特異性與降低對正常組織的脫靶效應,因而成為目前最具前景的客製化靶向傳遞解決方案。LNP在藥物遞送效果中有著至關重要的作用,並且應用領域廣,未來在技術持續進步的推動下,預期市場規模將持續成長,可望成為藥物遞送載體的發展重點。

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