研究背景
SARS-CoV-2自2019年底爆发以来，对全球公共卫生构成了重大威胁。为了应对这一危机，开发了多种疫苗，其中包括基于脂质纳米颗粒（LNP）的mRNA疫苗，如辉瑞/BioNTech的BNT162b2和Moderna的mRNA-1273。这些疫苗通过编码完整的刺突蛋白，诱导了针对SARS-CoV-2的保护性抗体和T细胞免疫反应。随着这些疫苗在全球范围内的广泛接种，大量人群产生了针对刺突蛋白的T细胞免疫反应，为利用这种免疫反应进行癌症治疗提供了可能性。
研究结果
2.1 AA脂质的筛选与LNP的优化：
研究团队合成了多种乙醇胺或氨基酸衍生脂质（下称：AA脂质），并评估了它们在C2C12肌母细胞和JAWSII树突状细胞中的mRNA递送效率。结果表明，具有分支酯尾部（尾部R2）的AA脂质，尤其是AA2，相较于其他AA脂质和其他获临床批准的LNP（如SM-102和ALC-0315）表现出更高的mRNA递送效率。AA2 LNP在小鼠肌肉内注射后，展现出优秀的mRNA递送能力，其荧光强度分别比ALC-0315 LNP和SM-102 LNP高5.4倍和2.4倍。AA2 LNP的粒径为108.6 ± 3.7 nm，mRNA封装效率为89.0 ± 1.4%，略带正电，形态为球形。在进一步的优化中，研究团队通过调整AA15脂质的摩尔比和质量比，开发出AA15V LNP，其水动力学直径为102.3 ± 4.1 nm，PDI小于0.15，mRNA封装效率超过85%，同样是略带正电的球形形态。
图 1：利用 LNP-RNA 介导的抗原呈递来调动针对 SARS-CoV-2 的特异性 T 细胞免疫以治疗肿瘤。（a）示意图，（b）化合物结构，（c）AA脂质的常规合成路线。
图 2 ：对用于spike mRNA 疫苗接种的 AA LNPs 的研究。LNP在C2C12 (a)和JAWSII (b)的转染；优选脂质肌肉给药后的luciferase表达(c)；AA2脂质和市售脂质的体内表达(d)和体内免疫反应(e)评价
2.2 AA2 LNP在疫苗中的应用：
AA2 LNP封装的刺突蛋白mRNA在小鼠中诱导了显著的免疫反应。与ALC-0315 LNP和SM-102 LNP相比，AA2 LNP产生了更高的抗刺突IgG抗体滴度。此外，AA2 LNP疫苗接种显著激活了小鼠血液和脾脏中的刺突特异性CD4+和CD8+ T细胞，这些细胞表现出更高的激活标志物表达水平。具体而言，AA2 LNP疫苗接种后，小鼠血液和脾脏中的CD4+ T细胞表现出显著增加的CD137+CD134+和CD154+CD134+百分比，而CD8+ T细胞则表现出更高的CD69+CD137+、IFN-γ+、TNF-α+和颗粒酶B+水平。在激活实验中，与SM-102 LNP相比，AA2 LNP疫苗接种后，CD4+ T细胞的CD137+CD134+和CD154+CD134+百分比分别增加了约1.5倍和2倍；CD8+ T细胞的CD69+CD137+、IFN-γ+、TNF-α+和颗粒酶B+水平分别增加了约2倍、3倍、2.5倍和3倍。
图 3 ：AA2 LNP-spike mRNA 疫苗接种可产生针对刺突蛋白的特异性 T 细胞免疫，CE control epitope, SE spike epitope。
2.3 线性RNA（mSE）和自复制RNA（sSE）AA15V LNP在肿瘤治疗中的应用：
在B16F10黑色素瘤小鼠模型中，单次瘤内注射AA15V LNP-sSE-SCTs显著抑制了肿瘤生长，并延长了小鼠的生存期。与PBS、AA15V LNP-mSE-SCTs和AA15V LNP-sCE-SCTs处理组相比，AA15V LNP-sSE-SCTs处理组的肿瘤体积显著减小，生存率显著提高。进一步研究表明，AA15V LNP-sSE-SCTs处理能够有效诱导肿瘤细胞表面表达SE-SCT，从而被刺突特异性CD8+ T细胞识别和杀伤。在B16F10细胞中，AA15V LNP-sSE-SCTs处理后，24小时有超过90%的细胞表达SE-SCTs，而AA15V LNP-mSE-SCTs处理组在72小时表达水平急剧下降至5.8%。此外，AA15V LNP-sSE-SCTs处理显著增加了B16F10细胞的凋亡和死亡百分比，并在肿瘤组织中诱导了更高的OVA-H-2Kb+活细胞百分比。
图 4 ：用 AA15V LNP-sSE-SCTs 进行治疗可增强针对癌细胞的刺突特异性 T 细胞介导的杀伤作用。(a) AA处方的筛选；(b) 自复制RNA的设计；(c) 体外不同RNA种类目的蛋白表达的比较；(d) 体内目的蛋白表达的表征；(e-h) mSE和sSE肿瘤杀伤和免疫效果的比较
2.4 肿瘤微环境的重塑：
AA15V LNP-sSE-SCTs处理不仅增强了肿瘤细胞的抗原呈递，还重塑了肿瘤微环境。处理后，肿瘤组织和血液中多种促炎细胞因子和趋化因子的水平显著升高，包括IL-1α、IL-6、IL-7、IL-12p70、IL-15、IFN-γ、TNF-α和CXCL9。此外，AA15V LNP-sSE-SCTs处理显著增加了肿瘤组织中免疫细胞的浸润和激活，特别是CD80+/86+树突状细胞、CD80+/86+巨噬细胞以及表达CD137+CD134+和CD154+CD134+的CD4+ T细胞。CD8+ T细胞中Ki-67、IFN-γ、TNF-α和颗粒酶B的表达也显著上调，表明其细胞毒性反应被激活。
图 5 ：AA15V LNP-sSE-SCTs 重定向刺突特异性 T 细胞免疫以治疗肿瘤并重编程肿瘤微环境。
2.5 多种肿瘤模型和人类肿瘤样本中的应用：
研究团队进一步评估了AA15V LNP-sSE-SCTs在A20淋巴瘤小鼠模型中的抗肿瘤效果，以及在人类肿瘤样本中的适用性。结果显示，AA15V LNP-sSE-SCTs联合免疫检查点抑制剂（ICI）治疗显著抑制了A20肿瘤的生长，并延长了小鼠的生存期。在人类肿瘤样本中，AA15V LNP-sSE-SCTs处理能够诱导胶质瘤和肺癌样本中H-2Kb+β2m+细胞的表达，表明其在人类肿瘤中的潜在应用价值。
图 6 ：AA15V LNP-sSE-SCTs 在多种肿瘤模型和人类肿瘤样本中的适用性。
结论
本研究开发了一种基于LNP-RNA的抗原呈递平台，能够有效地将SARS-CoV-2刺突特异性T细胞免疫重定向用于癌症治疗。AA2 LNP在疫苗接种中表现出较高的mRNA递送效率和免疫激活能力，而AA15V LNP则在肿瘤治疗中展现出显著的抗肿瘤效果和免疫微环境重塑能力。这一策略为癌症免疫治疗提供了新的途径，特别是在全球广泛存在SARS-CoV-2 T细胞记忆的背景下，具有重要的临床转化潜力。
参考文献：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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