mRNA-LNPの保存緩衝液は、凍らせる前と後でなぜ答えが変わるのか

mRNA-LNPの保存緩衝液とは、脂質ナノ粒子（LNP）mRNAなどを包んで細胞へ届ける脂質の微粒子。全身投与では肝細胞に取り込まれやすい。に包んだmRNAを保存するときに、液のpHを保つために使う成分です。Tris、ヒスチジン弱酸性域で電荷が変わるアミノ酸。タンパク質の中では pH が下がると結合の仕方を変える要になり、製剤では弱酸性域の緩衝剤として抗体の安定化に使われる。詳しく →、クエン酸などが使われ、製剤を設計する段階で選びます。

ただし、凍らせる前の成績で選んだ緩衝液溶液のpHを一定範囲に保つために使用される弱酸と共役塩基の混合溶液。詳しく →が、凍らせたあとも最良とは限りません。2026年にACS Nanoに出た論文では、凍らせる前はクエン酸の粒子がもっともよくmRNAを細胞へ届けた一方で、1回の凍結融解を経ると、ある処方ではクエン酸の粒子が大きく固まり、Trisの粒子のほうが保たれました。

なぜ答えが入れ替わるのか、緩衝液が粒子の何を変えているのか、自社の処方で何を確かめるのかを説明します。

1. 論文は、どの緩衝液と脂質を、どう比べたのか

Tris・ヒスチジン・クエン酸の3種類の緩衝液と、3種類のイオン化脂質脂質ナノ粒子(LNP)の主要材料で、pHによって電荷が変わる脂質です。核酸を包み込み、細胞の中へ送り込む役割を担います。詳しく →を組み合わせたmRNA-LNPで、粒子の内部構造、凍結融解への強さ、細胞への導入効率を比べました。

イオン化脂質は、液のpHに応じて電荷を変え、mRNAを細胞の内側へ渡す役目の脂質です（イオン化脂質のpKaとエンドソーム脱出）。比べたのは、実際の医薬品に使われた脂質を含む3種類です。

導入効率は、4種類のヒトの細胞株で、mRNAが細胞に入って読まれた量として測っています。

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2. なぜ、凍らせる前と後で順位が入れ替わるのか

緩衝液は、粒子の内部の並びを変えて細胞への入りやすさに効くだけでなく、氷ができるときに粒子が壊れるかどうかにも別に効くからです。

論文は、粒子の内部の規則的な並びを見る小角X線散乱（SAXS）で構造を調べました。著者らの説明では、クエン酸の緩衝液ではpHに応じた構造の切り替わりが早く起き、脂質が細胞の膜と融合しやすい並び方になりやすいため、導入効率が高くなったとされています。

一方、凍らせる途中では、氷ができ、残った液の中で成分が濃くなり、浸透圧溶液中の溶質濃度で決まる、水を引き込む圧。培養では上昇が細胞ストレスになる管理項目。詳しく →のストレスがかかります。⁠細胞への入りやすさを高める並び方と、この凍結のストレスに耐える性質は、別のことです。 そのため、凍らせる前の順位がそのまま残るとは限りません。

緩衝液の種類だけでなく濃度も効きます。論文の要旨によれば、Trisの濃度を10 mMから50〜150 mMに上げると、凍結融解凍結と融解の繰り返し。濃縮・局所pH変化・氷界面への吸着が重なり凝集の引き金になる。詳しく →のあとの粒子の中にmRNAの濃く集まった部分ができ、凍結融解への強さと導入効率が上がりました。凍らせると緩衝液のpHがずれる理由は原薬の凍結・融解で説明しています。

実際に凍らせて配る製品でも、Tris（トロメタミン）を使う例があります。論文の結果と向きは合っています。

3. では、冷蔵で配るならクエン酸でよいのか

そうとは言い切れません。発表元は、5℃と−80℃のどちらで1か月置いた場合も、Trisの製剤がよく保たれたと伝えています。

凍らせる前の1回の測定で導入効率が高いことと、冷蔵で一定期間置いたあとも品質が保たれることは別です。冷蔵の流通でも、保存する期間の長さと、その間の粒子径や封入率の変化を見て選びます。

配る温度と期間を先に決めると、比べる条件が決まります。凍らせて配るなら、導入効率で多少譲っても、凍結に強い緩衝液を選ぶ判断が成り立ちます。どちらを取るかは、自社が配る温度と、許せる効き目の幅で決まります。

凍らせる操作そのものを避けて、粉にして冷蔵や室温に近づける道もあります（mRNA-LNPの凍結乾燥）。粉にすると、緩衝液の答えがまた変わりえます。

4. この結果は、自社の処方にそのまま当てはまるのか

当てはまるとは限りません。論文が比べたのは3種類の緩衝液と3種類の脂質の組み合わせで、凍結融解でクエン酸の粒子が大きく固まったのも、ある1つの処方での結果です。

配列や脂質の比率が変われば、粒子の内部の並びも、凍るときの壊れ方も変わります。順位そのものではなく、「凍らせる前と後で別々に比べる」という組み立てを持ち帰ります。

参考文献

• Mohammadi-Zerankeshi M, Charland DJ, Donnelly KA, et al. Storage Buffer Composition Impacts Internal Structure, Freeze-Thaw Stability, and Transfection Efficiency of mRNA-Lipid Nanoparticles. ACS Nano. 2026;20(25):17972-17987. DOI: 10.1021/acsnano.5c22170
• テキサス大学オースティン校 Texas Materials Institute, Study shows significance of storage buffers for mRNA lipid nanoparticles（研究の発表。3種類の緩衝液と3種類の脂質、4種類の細胞株、5℃と−80℃で1か月の保存）