研究背景
SARS-CoV-2自2019年底爆發(fā)以來，對全球公共衛(wèi)生構成了重大威脅。為了應對這一危機，開發(fā)了多種疫苗，其中包括基于脂質納米顆粒（LNP）的mRNA疫苗，如輝瑞/BioNTech的BNT162b2和Moderna的mRNA-1273。這些疫苗通過編碼完整的刺突蛋白，誘導了針對SARS-CoV-2的保護性抗體和T細胞免疫反應。隨著這些疫苗在全球范圍內的廣泛接種，大量人群產生了針對刺突蛋白的T細胞免疫反應，為利用這種免疫反應進行癌癥治療提供了可能性。
研究結果
2.1 AA脂質的篩選與LNP的優(yōu)化：
研究團隊合成了多種乙醇胺或氨基酸衍生脂質（下稱：AA脂質），并評估了它們在C2C12肌母細胞和JAWSII樹突狀細胞中的mRNA遞送效率。結果表明，具有分支酯尾部（尾部R2）的AA脂質，尤其是AA2，相較于其他AA脂質和其他獲臨床批準的LNP（如SM-102和ALC-0315）表現(xiàn)出更高的mRNA遞送效率。AA2 LNP在小鼠肌肉內注射后，展現(xiàn)出優(yōu)秀的mRNA遞送能力，其熒光強度分別比ALC-0315 LNP和SM-102 LNP高5.4倍和2.4倍。AA2 LNP的粒徑為108.6 ± 3.7 nm，mRNA封裝效率為89.0 ± 1.4%，略帶正電，形態(tài)為球形。在進一步的優(yōu)化中，研究團隊通過調整AA15脂質的摩爾比和質量比，開發(fā)出AA15V LNP，其水動力學直徑為102.3 ± 4.1 nm，PDI小于0.15，mRNA封裝效率超過85%，同樣是略帶正電的球形形態(tài)。
圖 1：利用 LNP-RNA 介導的抗原呈遞來調動針對 SARS-CoV-2 的特異性 T 細胞免疫以治療腫瘤。（a）示意圖，（b）化合物結構，（c）AA脂質的常規(guī)合成路線。
圖 2 ：對用于spike mRNA 疫苗接種的 AA LNPs 的研究。LNP在C2C12 (a)和JAWSII (b)的轉染；優(yōu)選脂質肌肉給藥后的luciferase表達(c)；AA2脂質和市售脂質的體內表達(d)和體內免疫反應(e)評價
2.2 AA2 LNP在疫苗中的應用：
AA2 LNP封裝的刺突蛋白mRNA在小鼠中誘導了顯著的免疫反應。與ALC-0315 LNP和SM-102 LNP相比，AA2 LNP產生了更高的抗刺突IgG抗體滴度。此外，AA2 LNP疫苗接種顯著激活了小鼠血液和脾臟中的刺突特異性CD4+和CD8+ T細胞，這些細胞表現(xiàn)出更高的激活標志物表達水平。具體而言，AA2 LNP疫苗接種后，小鼠血液和脾臟中的CD4+ T細胞表現(xiàn)出顯著增加的CD137+CD134+和CD154+CD134+百分比，而CD8+ T細胞則表現(xiàn)出更高的CD69+CD137+、IFN-γ+、TNF-α+和顆粒酶B+水平。在激活實驗中，與SM-102 LNP相比，AA2 LNP疫苗接種后，CD4+ T細胞的CD137+CD134+和CD154+CD134+百分比分別增加了約1.5倍和2倍；CD8+ T細胞的CD69+CD137+、IFN-γ+、TNF-α+和顆粒酶B+水平分別增加了約2倍、3倍、2.5倍和3倍。
圖 3 ：AA2 LNP-spike mRNA 疫苗接種可產生針對刺突蛋白的特異性 T 細胞免疫，CE control epitope, SE spike epitope。
2.3 線性RNA（mSE）和自復制RNA（sSE）AA15V LNP在腫瘤治療中的應用：
在B16F10黑色素瘤小鼠模型中，單次瘤內注射AA15V LNP-sSE-SCTs顯著抑制了腫瘤生長，并延長了小鼠的生存期。與PBS、AA15V LNP-mSE-SCTs和AA15V LNP-sCE-SCTs處理組相比，AA15V LNP-sSE-SCTs處理組的腫瘤體積顯著減小，生存率顯著提高。進一步研究表明，AA15V LNP-sSE-SCTs處理能夠有效誘導腫瘤細胞表面表達SE-SCT，從而被刺突特異性CD8+ T細胞識別和殺傷。在B16F10細胞中，AA15V LNP-sSE-SCTs處理后，24小時有超過90%的細胞表達SE-SCTs，而AA15V LNP-mSE-SCTs處理組在72小時表達水平急劇下降至5.8%。此外，AA15V LNP-sSE-SCTs處理顯著增加了B16F10細胞的凋亡和死亡百分比，并在腫瘤組織中誘導了更高的OVA-H-2Kb+活細胞百分比。
圖 4 ：用 AA15V LNP-sSE-SCTs 進行治療可增強針對癌細胞的刺突特異性 T 細胞介導的殺傷作用。(a) AA處方的篩選；(b) 自復制RNA的設計；(c) 體外不同RNA種類目的蛋白表達的比較；(d) 體內目的蛋白表達的表征；(e-h) mSE和sSE腫瘤殺傷和免疫效果的比較
2.4 腫瘤微環(huán)境的重塑：
AA15V LNP-sSE-SCTs處理不僅增強了腫瘤細胞的抗原呈遞，還重塑了腫瘤微環(huán)境。處理后，腫瘤組織和血液中多種促炎細胞因子和趨化因子的水平顯著升高，包括IL-1α、IL-6、IL-7、IL-12p70、IL-15、IFN-γ、TNF-α和CXCL9。此外，AA15V LNP-sSE-SCTs處理顯著增加了腫瘤組織中免疫細胞的浸潤和激活，特別是CD80+/86+樹突狀細胞、CD80+/86+巨噬細胞以及表達CD137+CD134+和CD154+CD134+的CD4+ T細胞。CD8+ T細胞中Ki-67、IFN-γ、TNF-α和顆粒酶B的表達也顯著上調，表明其細胞毒性反應被激活。
圖 5 ：AA15V LNP-sSE-SCTs 重定向刺突特異性 T 細胞免疫以治療腫瘤并重編程腫瘤微環(huán)境。
2.5 多種腫瘤模型和人類腫瘤樣本中的應用：
研究團隊進一步評估了AA15V LNP-sSE-SCTs在A20淋巴瘤小鼠模型中的抗腫瘤效果，以及在人類腫瘤樣本中的適用性。結果顯示，AA15V LNP-sSE-SCTs聯(lián)合免疫檢查點抑制劑（ICI）治療顯著抑制了A20腫瘤的生長，并延長了小鼠的生存期。在人類腫瘤樣本中，AA15V LNP-sSE-SCTs處理能夠誘導膠質瘤和肺癌樣本中H-2Kb+β2m+細胞的表達，表明其在人類腫瘤中的潛在應用價值。
圖 6 ：AA15V LNP-sSE-SCTs 在多種腫瘤模型和人類腫瘤樣本中的適用性。
結論
本研究開發(fā)了一種基于LNP-RNA的抗原呈遞平臺，能夠有效地將SARS-CoV-2刺突特異性T細胞免疫重定向用于癌癥治療。AA2 LNP在疫苗接種中表現(xiàn)出較高的mRNA遞送效率和免疫激活能力，而AA15V LNP則在腫瘤治療中展現(xiàn)出顯著的抗腫瘤效果和免疫微環(huán)境重塑能力。這一策略為癌癥免疫治療提供了新的途徑，特別是在全球廣泛存在SARS-CoV-2 T細胞記憶的背景下，具有重要的臨床轉化潛力。
參考文獻：Xue Y, Hou X, Zhong Y, Zhang Y, Du S, Kang DD, Wang L, Wang C, Li H, Wang S, Liu Z, Tian M, Guo K, Cao D, Deng B, McComb DW, Purisic E, Dai J, Hamon P, Brown BD, Tsankova NM, Merad M, Irvine DJ, Weiss R, Dong Y. LNP-RNA-mediated antigen presentation leverages SARS-CoV-2-specific immunity for cancer treatment. Nat Commun. 2025 Mar 4;16(1):2198. doi: 10.1038/s41467-025-57149-2. PMID: 40038251; PMCID: PMC11880362.
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