肝細(xì)胞癌(HCC)是全球癌癥相關(guān)死亡的第三大原因,晚期患者5年生存率低于20%,現(xiàn)有治療如手術(shù)切除和靶向藥物雖可緩解,但復(fù)發(fā)率高且耐藥性問題突出,仍需開發(fā)增強(qiáng)腫瘤特異性T細(xì)胞浸潤(rùn)的免疫療法;個(gè)性化neoantigen mRNA疫苗通過靶向腫瘤突變衍生抗原,有望激活強(qiáng)效免疫應(yīng)答,而mRNA遞送系統(tǒng)的肝臟優(yōu)先分布可能導(dǎo)致肝損傷,因此設(shè)計(jì)脾靶向脂質(zhì)納米顆粒(LNPs)以提升療效和安全性成為關(guān)鍵研究方向。

Figure 1. L242-20Lipo在體內(nèi)遞送個(gè)性化新抗原mRNA
篩選和優(yōu)化用于脾臟靶向mRNA遞送的LNPS
研究初期通過合成離子化脂質(zhì)庫(kù),篩選出25種候選物,配制含18:1 PA的LNPs,體內(nèi)遞送GFP mRNA顯示L221和L242轉(zhuǎn)染效率最高。進(jìn)一步優(yōu)化L242-20Lipo摩爾比,體內(nèi)熒光素酶mRNA遞送實(shí)驗(yàn)表明其脾臟蓄積顯著,肝臟分布最小,脾肝信號(hào)比較對(duì)照高4.5倍,理化表征證實(shí)表面電荷調(diào)控提升了脾選擇性(Fig.2E-H)。此發(fā)現(xiàn)為后續(xù)免疫靶向奠定了基礎(chǔ)。

Figure 2. 脾臟靶向脂質(zhì)納米顆粒的篩選
脾臟靶向脂質(zhì)納米顆粒(LNPS)對(duì)樹突狀細(xì)胞(DCs)的影響
為評(píng)估脾靶向LNPs對(duì)樹突狀細(xì)胞(DCs)的效應(yīng),研究在Ai14報(bào)告小鼠中遞送編碼Cre重組酶的mRNA,通過tdTomato表達(dá)追蹤轉(zhuǎn)染細(xì)胞亞群。結(jié)果顯示,Cre-L242-20Lipo在DCs中的攝取率達(dá)27%,較對(duì)照L0315-20Lipo高3.4倍,且劑量依賴性GFP mRNA遞送進(jìn)一步證實(shí)其DCs靶向優(yōu)勢(shì)。隨后,遞送neoantigen mRNA(Hepa-M01-mRNA)后,DCs中CD40和CD86表達(dá)分別提升7.5倍和5.7倍,ELISA檢測(cè)顯示IL-12和TNF-α分泌顯著增加。這一系列結(jié)果表明,L242-20Lipo高效促進(jìn)DCs的抗原攝取和激活,為neoantigen疫苗誘導(dǎo)強(qiáng)效免疫應(yīng)答奠定了基礎(chǔ)。

Figure 3. mRNA展示中關(guān)鍵細(xì)胞的探索
B16M01-mL242在B16F10腫瘤模型中的驗(yàn)證
在B16F10黑色素瘤模型中,研究團(tuán)隊(duì)通過B16M01-mL242疫苗以0.5 mg/kg劑量進(jìn)行三次接種,成功激發(fā)了脾臟和淋巴結(jié)中的T細(xì)胞激活。這一策略顯著增強(qiáng)了免疫反應(yīng),表現(xiàn)出腫瘤體積和重量的顯著減小,同時(shí)顯著延長(zhǎng)了小鼠的生存期。通過深入分析,研究發(fā)現(xiàn)疫苗接種后腫瘤浸潤(rùn)性淋巴細(xì)胞(TILs)中的CD8+ T細(xì)胞表現(xiàn)出強(qiáng)勁的IFN-γ分泌能力,表明該疫苗在誘導(dǎo)針對(duì)黑色素瘤的抗腫瘤免疫反應(yīng)方面效果顯著。

Figure 4. T細(xì)胞反應(yīng)和B16M01-mL242的抗腫瘤療效
NeoPol-mL242在原位肝細(xì)胞癌模型中的抗腫瘤免疫作用
為了在原位HCC模型中評(píng)估NeoPol-mL242的抗腫瘤免疫,研究團(tuán)隊(duì)將NeoPol設(shè)計(jì)為包含Hepa-M01至M07的七個(gè)neoantigens,小鼠接受三次疫苗接種,通過體內(nèi)成像系統(tǒng)監(jiān)測(cè)腫瘤進(jìn)展,結(jié)果顯示NeoPol-mL242組腫瘤負(fù)擔(dān)較對(duì)照組降低約90%,0.5 mg/kg組展現(xiàn)顯著生存延長(zhǎng)和體重穩(wěn)定;進(jìn)一步檢測(cè)發(fā)現(xiàn)疫苗治療組腫瘤中CD8+ T細(xì)胞浸潤(rùn)水平更高,Ki67和TUNEL測(cè)定顯示腫瘤細(xì)胞增殖能力顯著下降、凋亡率升高,這些發(fā)現(xiàn)表明NeoPol-mL242有效激活抗腫瘤免疫,抑制HCC生長(zhǎng)。

Figure 5. NeoPol-mL242疫苗的免疫特異性
NeoPol-mL242疫苗的免疫特異性
基于上述結(jié)果,研究進(jìn)一步評(píng)估NeoPol-mL242疫苗的免疫特異性,通過肽-MHC tetramer染色分析neoantigen特異性CD8+ TILs和中心記憶CD8+ T細(xì)胞(TCMs,CD44+ CD62L+),結(jié)果顯示疫苗組腫瘤內(nèi)neoantigen特異性CD8+ T細(xì)胞比例更高、CD8+ TCMs顯著增加,其中Anti-mouse MHC-Tetramer-PE (Ptpn2376-384(RWLYWQPTL): H-2Kb)由普健生物提供,為驗(yàn)證特異性,研究人員用七個(gè)neoantigenic peptides或野生型peptides刺激BMDCs,然后與疫苗組小鼠脾T細(xì)胞共培養(yǎng),ex vivo IFN-γ ELISPOT和流式細(xì)胞術(shù)顯示NeoPol-mL242組T細(xì)胞激活明顯,CD69+和IFN-γ+ T細(xì)胞頻率統(tǒng)計(jì)顯著增加、斑點(diǎn)形成細(xì)胞呈劑量依賴性升高3.8倍、CD69+ NK細(xì)胞比例達(dá)10.8%,野生型對(duì)照無(wú)效;此外,從疫苗組分離的CD8+ T細(xì)胞與Hepa1-6細(xì)胞共培養(yǎng)誘導(dǎo)約42%靶細(xì)胞凋亡,TNF-α分泌顯著升高(對(duì)應(yīng)Fig. 6L-N),這些數(shù)據(jù)證實(shí)NeoPol-mL242通過DCs依賴途徑誘導(dǎo)neoantigen特異性T細(xì)胞免疫,增強(qiáng)腫瘤殺傷能力。

Figure 6. BMDCS與來(lái)自免疫小鼠的脾臟T細(xì)胞共培養(yǎng)的示意圖
NeoPol-mL242疫苗在小鼠中的安全性評(píng)估
在小鼠中進(jìn)行NeoPol-mL242疫苗的安全性評(píng)估,通過血清生化和組織病理學(xué)分析,觀察到肝酶AST和ALT短暫升高,于24 h峰值后72 h內(nèi)恢復(fù)正常,無(wú)ALP、ALB或TP水平顯著差異;ELISA量化血清炎癥因子IL-1β、IL-6、TNF-α和IP-10顯示接種后2 h短暫升高,一周內(nèi)恢復(fù)基線;主要器官(肝、心、脾、肺、腎)組織病理學(xué)無(wú)病理改變,注射后6個(gè)月無(wú)組織損傷;GFP mRNA-L242-20Lipo的藥代動(dòng)力學(xué)顯示血漿中mRNA殘留主要在脾臟,96 h后幾乎檢測(cè)不到,這些結(jié)果證明NeoPol-mL242無(wú)急性毒性,安全譜良好,低劑量即可誘導(dǎo)魯棒T細(xì)胞應(yīng)答而無(wú)顯著炎癥或損傷。

Figure 7. NeoPol-mL242 mRNA疫苗在小鼠中的安全性評(píng)估
此研究聚焦于脾靶向NeoPol-mL242 mRNA疫苗在肝細(xì)胞癌(HCC)模型中的應(yīng)用,通過優(yōu)化L242-20Lipo遞送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效的脾選擇性mRNA遞送與DCs激活,顯著減少肝毒性。在黑色素瘤和HCC模型中,疫苗成功誘導(dǎo)強(qiáng)效T細(xì)胞應(yīng)答,有效抑制腫瘤生長(zhǎng)并延長(zhǎng)生存,展現(xiàn)了其在癌癥免疫療法中的突出潛力。
當(dāng)前,mRNA疫苗如BNT111在黑色素瘤中取得進(jìn)展,但肝靶向限制了其在HCC中的應(yīng)用,脾靶向LNPs的創(chuàng)新結(jié)合AI預(yù)測(cè)技術(shù)有望推動(dòng)療效提升與副作用降低,預(yù)示著未來(lái)免疫治療的新方向。
本研究中,關(guān)鍵的Anti-mouse MHC-Tetramer-PE (Ptpn2376-384 (RWLYWQPTL) :H-2Kb) 由AtaGenix Laboratories Co., Ltd. (Wuhan, PR China) 定制開發(fā)提供。AtaGenix 長(zhǎng)期專注于高質(zhì)量蛋白與抗體產(chǎn)品的開發(fā),提供從抗體發(fā)現(xiàn)、定制開發(fā)到大規(guī)模生產(chǎn)的一站式服務(wù),助力科研工作者高效推進(jìn)機(jī)制研究與靶點(diǎn)驗(yàn)證。
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