- 文章來源：生物醫學工程
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- 2025-04-01
Nature Biomedical Engineering |王育才教授團隊通過mRNA技術在體內編程耐受性APC，治療自身免疫性疾病
近日(ri)，188bet足球生(sheng)物(wu)醫學工程學院王育才教授課題組通(tong)過(guo)體內篩選優化得(de)到的低免疫原(yuan)性LNPs，成(cheng)功在體內直接編程生成(cheng)耐受性抗原呈遞(di)細胞（tol-APCs），治療自身(shen)免疫性疾病（AIDs）。相關研究成果(guo)以“Generation of tolerogenic antigen-presenting cells in vivo via the delivery of mRNA encoding PDL1 within lipid nanoparticles”為題發表在《Nature Biomedical Engineering》上。
自(zi)身免疫性疾病的(de)治療一直面臨(lin)著嚴峻挑戰(zhan)。其關鍵的(de)病理機制在于，異常活化的(de)T細胞會對(dui)宿主自身組織(zhi)發起攻(gong)擊。傳統(tong)的治(zhi)療方法(fa)，例(li)如單(dan)克(ke)隆抗(kang)體或者重(zhong)組蛋白，雖然可以抑制T細胞的活(huo)性，但因(yin)其缺乏靶向性，常常會造成全身免疫抑制，進而引發嚴重(zhong)的副作用(yong)。近年來，研究(jiu)重(zhong)點逐漸轉移到了tol - APCs上。這類細胞(bao)能夠(gou)表達PD-L1等(deng)負(fu)性(xing)共刺(ci)激分子，可特(te)異性(xing)地(di)誘(you)發病(bing)理性(xing)T細胞失能(neng)(neng)，或者(zhe)促使其轉化(hua)為(wei)具備免疫抑制功能(neng)(neng)的調節(jie)性T細胞（Treg）。然而，目前的(de)技術需(xu)要從患(huan)者(zhe)體內分離出(chu)抗原呈(cheng)遞(di)細胞（APCs），然(ran)后在(zai)(zai)體外對其進行(xing)誘導和抗原(yuan)加載。這種復雜的個體化(hua)操作流程(cheng)成本極高，這在(zai)(zai)很(hen)大程(cheng)度上(shang)阻礙了(le)其在(zai)(zai)臨床應用中的推(tui)廣。mRNA技術(shu)可(ke)通過編程(cheng)蛋白表達，具(ju)有精準調控(kong)免疫(yi)反應的潛力，但其(qi)核心遞送載體脂質納米顆(ke)粒（LNPs）因固有免疫刺(ci)激性，會激活APCs并觸發炎(yan)癥反應，與AIDs治療所需的免疫耐受目標相矛盾。因此，開發同時具(ju)備低(di)免疫原性和能(neng)夠精準(zhun)靶向APCs的mRNA遞(di)送系(xi)統，是實現mRNA免(mian)疫耐受(shou)療法的核(he)心。
在此項(xiang)工作中，團(tuan)隊通過對LNPs的氮磷(lin)比（N/P比(bi)）和(he)組分配比(bi)進行(xing)系統性優化，篩選出了較(jiao)低免疫原性的LNPs。這些LNPs能夠有效(xiao)性遞送編碼PD-L1的mRNA至APCs，使其高效(xiao)表(biao)達(da)PD-L1，且不會引發炎(yan)(yan)癥反應。在類風濕性關節炎(yan)(yan)（RA）和潰瘍性結腸炎（UC）的模型里，體內生(sheng)成的tol-APCs借助PDL1 - PD1的相(xiang)互作用，有選擇性地抑制(zhi)過度(du)活化的致病性T細胞，同(tong)時使(shi)Treg擴增，從而顯著(zhu)抑制了疾病的進展(zhan)。該團(tuan)隊首次將mRNA技術從預防性疫(yi)苗(miao)、腫瘤治療領域(yu)拓展(zhan)到了自身免疫(yi)疾病領域(yu)，在基于mRNA技術在體內細胞編程嵌合抗(kang)原受體T細胞（CAR-T）模式，開辟了“體內耐(nai)受性免疫細(xi)胞工程”這一新思(si)路。
示意(yi)圖(tu)：低免疫原(yuan)性遞送mRNA生成tol-APCs用于自(zi)身(shen)免疫性疾病治療(liao)
傳統(tong)mRNA遞送系統（如COVID-19疫苗使(shi)用的LNPs）通過激活APCs表面的共刺激(ji)分子（CD80/CD86/CD40）介(jie)導強效免疫應答(da)。為解決這一(yi)問(wen)題，研(yan)究團(tuan)隊采用實(shi)驗設計（DOE）系(xi)統調整LNPs的四種組分（SM-102、DSPC、DMG-PEG2000、膽固醇）的摩爾比例與N/P比，構建(jian)LNPs庫。通過(guo)兩輪(lun)活體篩選，確(que)定了具有低(di)免疫(yi)原性、高表達效率的LNP配方。該配方和商用配方相(xiang)比顯(xian)著降低APC表面共刺激分子CD80/CD86/CD40的表(biao)達水(shui)平，同時保持轉染效率(lv)穩定。
使用該配方LNPs封裝編碼(ma)PDL1的(de)mRNA（LNPs/mPDL1），并(bing)經(jing)小鼠皮下注射后(hou)，淋巴結(jie)CD11c+和CD11b+細胞PDL1表(biao)達顯著(zhu)升高，說(shuo)明了tol-APCs的成功生成，而骨髓中未檢測到tol-APCs生成，且LNPs/mPDL1對非APC的(de)免疫(yi)細(xi)胞影響(xiang)極小，表明經優化的(de)LNPs成功實現(xian)低(di)免疫原(yuan)性遞送PDL1 mRNA至APCs，實現tol-APCs的在(zai)體生成。
在上(shang)(shang)述(shu)基礎(chu)上(shang)(shang)，研究(jiu)團隊搭建Ⅱ型膠原免(mian)疫(yi)誘導(dao)的RA模型里，以此來驗證LNPs/mPDL1的治療效果。當(dang)這些(xie)小鼠接受(shou)LNPs/mPDL1治療之后，通過(guo)評(ping)估發現其關節腫(zhong)脹評(ping)分明顯下降(jiang)。通過(guo)番紅固綠染色及滑膜免疫(yi)組化分析發現，LNPs/mPDL1治療顯著緩(huan)解了膠原誘導性關節炎（CIA）小鼠的病理進展(zhan)：其軟骨損傷程度(du)恢復至接(jie)近正常水平(ping)，滑膜組織中促炎因子IFN-γ和TNF-α表(biao)達(da)顯(xian)著降低，CD8?、CD4? T細胞浸潤減少，同時Treg比例升(sheng)高，表明治療(liao)有效重(zhong)塑了免疫穩(wen)態。此外，關節炎(yan)癥評分顯示LNPs/mPDL1的(de)抗炎(yan)效果與(yu)TNF-α抑制劑(ji)依那西普相當(dang)，進一步證實該療法通過靶向(xiang)調控T細胞亞(ya)群及炎癥微環境(jing)，在(zai)抑制自身免疫反應(ying)、促進軟骨(gu)修(xiu)復(fu)及骨(gu)保護方(fang)面(mian)展(zhan)現出(chu)與現有臨床療法相當的潛力。
隨后，研究團隊對(dui)LNPs/mPDL1在UC模型中(zhong)的(de)治療(liao)效(xiao)果(guo)展開了(le)評(ping)估。研究中(zhong)，采(cai)用葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導C57BL/6小鼠，這些小鼠出現了嚴重的結(jie)腸縮短現象，平均結(jie)腸長度(du)僅為(wei)5.6厘米，同時(shi)伴有明顯(xian)的黏膜損傷。然而(er)，接(jie)受(shou)LNPs/mPDL1治療的小鼠(shu)，其結(jie)腸長(chang)度恢復到了(le)正常水平，達到6.6厘(li)米(mi)，并且結腸黏(nian)膜結構完整，隱窩破壞情況得到顯著緩解(jie)。值得注意的是，其治療效果與使用環孢素的效果相當(dang)。進一步研究(jiu)發現，LNPs/mPDL1治療使得腸道(dao)炎癥(zheng)部位的CD4?和(he)CD8? T細胞浸潤顯(xian)著減少， Treg數(shu)量增加，同時腫瘤壞死(si)因子 - α（TNF - α）水平降(jiang)低。此外，研(yan)究團(tuan)隊還觀察到，LNPs/mPDL1顯著降低(di)了(le)腸系膜、腹股溝淋巴(ba)結、脾臟(zang)以及血液中的效應T細胞數量。
綜上所述，團隊通過優化LNPs的N/P比(bi)與脂(zhi)質組成，顯著降低載(zai)體免疫(yi)原性(xing)，使APCs特異(yi)性高表(biao)達(da)PD-L1的(de)(de)同時維持(chi)低水平的(de)(de)共刺激分子(zi)表達，選(xuan)擇性的(de)(de)抑制致(zhi)病(bing)性T細胞活性并擴增(zeng)Treg。在RA和UC模型中，其(qi)療(liao)效優于臨(lin)床標準藥物(wu)依那(nei)西普(pu)與環孢(bao)素，且(qie)單次治療(liao)成(cheng)本不足傳統體外(wai)細(xi)胞療(liao)法的(de)1%，兼具高效性與經濟性。研究突破傳(chuan)統療法的三大局限：無需體外操作，皮下注射直接靶向APCs；廣譜適應，非抗原特(te)異性(xing)模(mo)式適用于致病抗原不明(ming)的自身免疫(yi)病（如UC），而加載特定抗原可(ke)(ke)拓(tuo)展至多發性硬化(hua)癥等疾病；平臺化(hua)擴展，未來可(ke)(ke)整(zheng)合CTLA-4等共抑制(zhi)分子或(huo)趨(qu)化(hua)受(shou)(shou)體(ti)增強療效，或(huo)通過肝靶向遞送誘導移植免疫(yi)耐受(shou)(shou)。此項成果(guo)以“體(ti)內細胞(bao)編程(cheng)”理念，潛(qian)在的(de)為(wei)多種自身免疫(yi)性(xing)疾病(bing)以及(ji)器官移植提(ti)供(gong)全新范(fan)式。
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