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(jin)日，188bet足球生物(wu)醫學工程(cheng)學院王育才(cai)教授課題組(zu)通過體內篩(shai)選(xuan)優化得(de)到的低免疫原(yuan)性LNPs，成功(gong)在體內直接編程生成耐受性(xing)抗(kang)原呈(cheng)遞細(xi)胞（tol-APCs），治(zhi)療自身免疫性疾(ji)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(ti)發表(biao)在《Nature Biomedical Engineering》上。
自身免疫性疾(ji)病(bing)的治療一直(zhi)面臨著嚴(yan)峻挑(tiao)戰。其關鍵(jian)的病(bing)理機制在于，異(yi)常活(huo)化的T細(xi)胞(bao)會對宿主自身組(zu)織發起攻(gong)擊。傳統的治療方(fang)法，例(li)如單(dan)克隆抗(kang)體或者重組(zu)蛋(dan)白(bai)，雖然可以抑制T細(xi)胞的(de)活性，但因(yin)其缺(que)乏靶向性，常常會(hui)造成全身免疫抑制，進(jin)而引發(fa)嚴重的(de)副作用。近(jin)年來，研究重點逐漸轉移到(dao)了tol - APCs上。這(zhe)類細胞能夠表(biao)達PD-L1等負性共刺(ci)激(ji)分子，可特異性地誘發(fa)病(bing)理性T細胞失(shi)能，或者促使其(qi)轉(zhuan)化(hua)為具(ju)備免疫抑制功能的調節性T細胞（Treg）。然而，目前的(de)技術需要從(cong)患者體內分離出(chu)抗原呈遞細胞（APCs），然后在(zai)體外對(dui)其(qi)進行誘導和抗原加載。這種復雜的個體化操作流程成(cheng)本極(ji)高(gao)，這在(zai)很大程度上阻礙了(le)其(qi)在(zai)臨(lin)床應(ying)用中的推廣。mRNA技術可通過(guo)編程蛋(dan)白表達，具有精準調(diao)控免疫反應的(de)潛力，但其核心遞送載體脂質納米顆粒（LNPs）因固有免疫刺激性，會激活APCs并(bing)觸發炎癥(zheng)反(fan)應，與AIDs治療所需的免疫耐受目標相(xiang)矛盾。因此，開發同(tong)時具(ju)備低免疫原(yuan)性和能夠(gou)精準靶向APCs的mRNA遞送(song)系統，是實現mRNA免(mian)疫耐(nai)受療(liao)法的(de)核心。
在此(ci)項工作中(zhong)，團隊通過對LNPs的(de)氮(dan)磷比（N/P比）和組(zu)分配比進行系統性(xing)優(you)化，篩(shai)選出了較低免疫(yi)原性(xing)的LNPs。這些(xie)LNPs能夠(gou)有(you)效性遞送編(bian)碼(ma)PD-L1的(de)mRNA至APCs，使(shi)其高(gao)效(xiao)表達PD-L1，且不(bu)會引發炎(yan)癥反應。在類風濕性關節(jie)炎(yan)（RA）和潰(kui)瘍性(xing)結(jie)腸炎（UC）的模(mo)型里，體內生成的tol-APCs借助PDL1 - PD1的(de)相互作(zuo)用，有選擇性地抑制(zhi)過度活(huo)化(hua)的(de)致病性T細胞(bao)，同(tong)時(shi)使Treg擴增，從而顯(xian)著抑制了疾病(bing)的進展。該團隊(dui)首次將(jiang)mRNA技(ji)術從預(yu)防(fang)性疫(yi)苗、腫瘤治療領(ling)域拓(tuo)展到了自身免疫(yi)疾病(bing)領(ling)域，在基于mRNA技術在體(ti)內細(xi)胞(bao)編(bian)程嵌合抗(kang)原受體(ti)T細胞（CAR-T）模式(shi)，開辟(pi)了“體內(nei)耐受(shou)性(xing)免疫細(xi)胞(bao)工程”這一新(xin)思路。
示意圖：低免疫原性遞送mRNA生成(cheng)tol-APCs用于自身免(mian)疫性疾(ji)病(bing)治療(liao)
傳(chuan)統mRNA遞送系統（如COVID-19疫苗(miao)使(shi)用(yong)的(de)LNPs）通(tong)過激活APCs表面的共刺激分子（CD80/CD86/CD40）介導強效免疫(yi)應答。為解決這一問(wen)題，研究團隊采(cai)用實驗設計（DOE）系(xi)統(tong)調整(zheng)LNPs的四種組分（SM-102、DSPC、DMG-PEG2000、膽固醇）的摩爾(er)比例與N/P比，構(gou)建LNPs庫。通過兩輪(lun)活體篩選，確定了具有低免疫(yi)原性、高(gao)表(biao)達(da)效率的LNP配(pei)方。該配(pei)方和商用配(pei)方相比顯著降(jiang)低(di)APC表面(mian)共刺激(ji)分(fen)子CD80/CD86/CD40的(de)表達水平，同時保持轉染(ran)效(xiao)率穩定。
使用(yong)該配方LNPs封裝(zhuang)編碼PDL1的mRNA（LNPs/mPDL1），并經小鼠(shu)皮下(xia)注射后(hou)，淋巴結(jie)CD11c+和CD11b+細胞PDL1表達顯著(zhu)升高，說明了tol-APCs的成功(gong)生成，而骨髓(sui)中未檢測到tol-APCs生成，且LNPs/mPDL1對非(fei)APC的免疫細胞影響極小，表明經優化的LNPs成功實現(xian)低免疫(yi)原性遞(di)送(song)PDL1 mRNA至APCs，實現tol-APCs的(de)在體生成(cheng)。
在上述基礎上，研究團隊(dui)搭建Ⅱ型膠原免疫誘導的RA模型里(li)，以(yi)此來驗證LNPs/mPDL1的治療效果。當這些小鼠接受LNPs/mPDL1治(zhi)療之后，通過評估發現其關節腫(zhong)脹評分明顯下降。通過番(fan)紅(hong)固(gu)綠染(ran)色及滑膜(mo)免(mian)疫組(zu)化分析發現，LNPs/mPDL1治療顯(xian)著緩(huan)解了膠原誘(you)導性關節炎（CIA）小鼠(shu)的病理進(jin)展：其(qi)軟骨損(sun)傷程度恢復至接近正常水平，滑膜組織中促炎因(yin)子(zi)IFN-γ和TNF-α表達顯著降低，CD8?、CD4? T細胞浸潤減少，同時Treg比例升高，表明(ming)治療有(you)效重塑了免疫(yi)穩態。此外(wai)，關節炎癥評分顯示LNPs/mPDL1的抗炎效果(guo)與TNF-α抑制劑(ji)依那(nei)西普(pu)相當，進一步證實該療法通過靶向調控T細胞亞群及炎(yan)癥微環境，在抑(yi)制自(zi)身(shen)免疫反應、促進軟骨修(xiu)復及骨保護方面(mian)展(zhan)現(xian)出與(yu)現(xian)有臨床療法(fa)相當(dang)的潛(qian)力。
隨后，研究(jiu)團隊(dui)對LNPs/mPDL1在UC模型中的治療效果展開了評估。研究(jiu)中，采用葡聚(ju)糖硫酸鈉（DSS）誘導C57BL/6小(xiao)(xiao)鼠(shu)，這些小(xiao)(xiao)鼠(shu)出(chu)現了嚴重的結(jie)腸縮短現象，平均結(jie)腸長度僅(jin)為5.6厘米，同時伴(ban)有明顯(xian)的黏膜損傷。然而，接(jie)受LNPs/mPDL1治療的(de)小鼠，其結腸(chang)長度恢復(fu)到了正常(chang)水平，達(da)到6.6厘米，并(bing)且結(jie)腸黏膜(mo)結(jie)構完整(zheng)，隱窩破壞情(qing)況(kuang)得(de)(de)到顯著緩解。值得(de)(de)注(zhu)意的(de)是，其治療效(xiao)果(guo)與使用環孢素(su)的(de)效(xiao)果(guo)相當(dang)。進一步研究(jiu)發現(xian)，LNPs/mPDL1治療使得腸道炎癥部位(wei)的(de)CD4?和CD8? T細胞浸潤顯著減少， Treg數量增加，同時腫瘤壞(huai)死因子 - α（TNF - α）水平(ping)降低。此外，研(yan)究團隊(dui)還觀察到(dao)，LNPs/mPDL1顯著降低了腸系膜、腹股溝(gou)淋巴(ba)結、脾(pi)臟以(yi)及血液中的效(xiao)應T細胞數量(liang)。
綜(zong)上所述(shu)，團隊通過優化LNPs的N/P比與脂質組成，顯著降低載體(ti)免(mian)疫(yi)原性，使(shi)APCs特異性高表達(da)PD-L1的(de)(de)同時維(wei)持低水平的(de)(de)共(gong)刺(ci)激分子表達，選擇性的(de)(de)抑制致病性T細胞活性并擴增Treg。在(zai)RA和(he)UC模型中，其療效優于臨床標準藥物依那西普(pu)與(yu)環孢素，且單次治(zhi)療成本不足(zu)傳統體外細胞療法(fa)的1%，兼具(ju)高效性(xing)與經濟性(xing)。研究突破傳統療法的三(san)大局限：無需體外(wai)操作，皮下注(zhu)射(she)直(zhi)接靶(ba)向APCs；廣(guang)譜適(shi)(shi)應，非抗(kang)原特異性模式(shi)適(shi)(shi)用于致病抗(kang)原不明的自身免疫病（如UC），而(er)加載特定抗原可拓展(zhan)至(zhi)多發(fa)性硬化癥等疾病；平臺化擴展(zhan)，未來(lai)可整(zheng)合CTLA-4等共抑制分(fen)子(zi)或趨化受體增強療(liao)效(xiao)，或通過肝靶向遞送誘導移植免(mian)(mian)疫(yi)耐受。此項成果以“體內細(xi)胞編(bian)程”理念，潛在的為多種自身免(mian)(mian)疫(yi)性疾病以及器官移植提供全新范式。
188bet足球劉(liu)洋(yang)博士(shi)、劉(liu)潛(qian)博士(shi)、博士(shi)生(sheng)張寶(bao)文為(wei)該(gai)論文共同(tong)(tong)第一作者(zhe)，188bet足球王育才教授、李敏副教授為(wei)本文共同(tong)(tong)通訊(xun)作者(zhe)；團隊其他成(cheng)員及合作者(zhe)也為(wei)本研究(jiu)做出了重要貢(gong)獻。
論文鏈(lian)接(jie)：//www.nature.com/articles/s41551-025-01373-0
