近期，四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室杨莉教授团队在《Journal of Controlled Release》期刊2020年第328期上以题为“DP7-C-modified liposomes enhance immune responses and the antitumor effect of a neoantigen-based mRNA vaccine”发表研究论文。该团队将具有载体和佐剂双重作用的，来源于抗菌肽的DP7-C修饰到DOTAP脂质体上，能增强DCs对mRNA的摄取效率及促进DCs成熟及促炎性细胞因子分泌，引发抗原特异性细胞毒性T淋巴细胞反应，从而增强突变新抗原mRNA疫苗的抗肿瘤效果。DP7-C修饰的DOTAP脂质体合成简单、安全性较好，可直接与mRNA通过简单的混合方法制备成复合物。因此，基于阳离子多肽DP7-C的纳米递送系统将为肿瘤的个体化mRNA疫苗提供可选择的有效策略（图1）。近年来，将mRNA应用于基因治疗、免疫治疗和干细胞生物医学领域引起了广泛的关注。相比于其他类型的基因治疗和肿瘤免疫治疗，mRNA的优势主要体现在以下方面：1）不同于病毒载体和质粒DNA，mRNA不需要整合到宿主的基因组中，所以可以避免可能的插入突变以及异常转录；2）相比于质粒DNA，mRNA组成元件更少，并且可生物降解，仅在短期内起作用，从而降低了产生副作用的风险；3）在个体化免疫治疗的流程中，mRNA相比于肽疫苗具有明显的优势，比如合成成本低、合成周期短，可同时编码多个抗原序列并且不受MHC单倍型的限制。此外伴随着mRNA结构工程的发展，例如5'端帽子结构和3'端polyA 尾巴的修饰，极大地改善了mRNA的稳定性差、翻译效率低且易降解的缺点，提高了mRNA在细胞内的翻译效率和稳定性，促进了mRNA疗法的应用。近年来，mRNA已被广泛应用于细胞编程和肿瘤疫苗接种的研究中，并且在这些领域的研究显示mRNA具有巨大的应用潜力。在肿瘤疫苗接种方面的研究中，mRNA疫苗显示出具有能激活细胞毒性T细胞在内的免疫反应的能力。此外，mRNA疫苗还可通过模式识别受体的特异性识别来激活先天免疫。目前，在肿瘤免疫治疗应用的临床试验中，很多研究已经对mRNA疫苗的抗肿瘤效果进行了评价，表明将mRNA疫苗用于预防和治疗肿瘤方面是可行的。有效地将mRNA递送到细胞内并成功激活免疫反应是mRNA疫苗成功向临床转化的关键。修饰的mRNA、mRNA结合物、病毒载体、微粒和纳米粒已开发用于mRNA的递送。虽然修饰的mRNA在某种程度上有抗降解作用，但它容易与血清蛋白结合并发生聚集，从而导致血管堵塞。病毒载体经自然进化已成为核酸递送的高效载体，因此也能作为mRNA的递送载体。然而，病毒载体的免疫原性、致癌作用、广泛趋向性、包装能力差和生产困难的局限性限制了其广泛应用。与病毒相反，虽然非病毒载体显示出低的转染效率，但往往具有比病毒载体更低的免疫原性。此外，非病毒载体的大小大于病毒载体，易于合成，同时具有载荷更大mRNA的潜力。随着新材料和制备技术的发展，以及对所涉及机制的更好理解，非病毒载体正成为递送mRNA的首选载体。最常见的是脂质体、聚合物，其次是肽和无机纳米粒。其中脂质体可以相对容易地以可扩展的方式合成，保护mRNA不被降解，促进内体逃逸，并且可以通过表面修饰来针对特定的细胞类型。并且根据需要，脂质体可将佐剂与mRNA共同递送到细胞内，具有潜在的有应用前景。在前期研究中该团队发现胆固醇修饰的阳离子肽DP7-C具有载体和佐剂的双重功效，可用于提高负载新抗原的DCs疫苗的抗肿瘤效果[1]。但在开展的临床试验中，他们发现合成抗原肽的周期较长并且合成成本较高，因此导致一些肿瘤患者错过了最佳治疗时间。因此，在该研究中，该团队主要考虑能否在临床个体化新抗原疫苗治疗过程中找到一种节省时间和降低成本的替代方案。而编码新抗原的mRNA有望成为新抗原肽的替代物。因此，在该研究中，该团队使用具有载体和佐剂双重功效的DP7-C尝试将mRNA递送到细胞中。然而，遗憾的是，可能由于mRNA序列远长于新抗原肽，DP7-C并不能将mRNA递送到细胞中。于是，该团队考虑将DP7-C修饰到脂质体上用于递送编码新抗原的mRNA。他们通过薄膜分散法成功地制备了DP7-C修饰的脂质体，提高了将编码新抗原的mRNA递送到DCs的效率（图2）。并且发现修饰DP7-C后的脂质体能在体内和体外有效促进DCs成熟和促炎性细胞因子分泌（图3），从而增强mRNA疫苗的抗原特异性淋巴细胞反应，增强抗肿瘤效果。图3. DOTAP/DP7-C在体外促进DC的成熟和细胞因子的分泌值得注意的是，DP7-C修饰的脂质体具有mRNA传递载体和免疫佐剂的双重功能。作为mRNA传递载体，他们比较了DP7-C修饰的DOTAP脂质体和未修饰的DOTAP脂质体、Lipo2000和PEI25K转染mRNA的效率。结果表明，DP7-C修饰的脂质体与未修饰的脂质体、Lipo2000和PEI25K相比具有较高的将mRNA转染到DCs中的效率。DP7-C修饰的脂质体和Lipo2000和PEI25K相比具有较低的细胞毒性。此外，作为一种免疫佐剂，他们比较了DP7-C修饰的DOTAP脂质体与未修饰的DOTAP脂质体、polyIC和CpG在诱导DCs成熟和迁移型CD103+DCs产生的效果。结果表明，DP7-C修饰的DOTAP脂质体相比于未修饰的脂质体和polyIC能更好地促进DCs成熟；DP7-C修饰的DOTAP脂质体相比于未修饰的脂质体、polyIC和CpG在诱导CD103+DCs方面具有明显的优势。这些结果提示DP7-C修饰的DOTAP脂质体具有作为免疫佐剂的潜力。综上所述，该研究将具有载体和佐剂双重作用的DP7-C修饰到DOTAP脂质体上，能增强DCs对mRNA的摄取效率及促进DCs成熟及促炎性细胞因子分泌，引发抗原特异性细胞毒性T淋巴细胞反应，从而增强突变新抗原mRNA疫苗的抗肿瘤效果。同时，DP7-C修饰的DOTAP脂质体合成简单、安全性较好，可直接与mRNA通过简单的混合方法制备成复合物。因此，基于阳离子多肽DP7-C的纳米递送系统将为肿瘤的个体化mRNA疫苗提供可选择的有效策略。1、 DOTAP / DP7-C脂质体具有传递载体和免疫佐剂的双重功能；2、 DOTAP / DP7-C脂质体可以提高mRNA的细胞内递送效率；3、 DOTAP / DP7-C脂质体具有刺激DC成熟的能力；4、DOTAP / DP7-C脂质体可提高新抗原mRNA疫苗的抑瘤效果。[1] Rui Zhang, et al, Cholesterol-modified DP7 enhances the effect of individualized cancer immunotherapy based on neoantigens. Biomaterials, 2020, 241: 119852.[2] Rui Zhang, et al, DP7-C-modified liposomes enhance immune responses and the antitumor effect of aneoantigen-based mRNA vaccine. Journal of controlled release, 2020, 328:210-221
Volume 328, 10 December 2020, Pages 210-221
https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.08.023
第一作者
张瑞，四川大学华西医院专职博士后。主要研究方向为：基于个体化新抗原的个性化肿瘤免疫治疗。近三年以第一作者发表研究论文6篇，申请2项国内发明专利，承担1项国家博士后站前特别资助项目。
通讯作者
杨莉教授，四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室研究员/博导，国家“万人计划”领军人才。从事重大疾病生物技术药物研发，包括基因治疗药物、肿瘤免疫治疗、抗体类药物及疫苗等一类新药。已成功转让6个一类新药，获临床批件3份。发表第一/通讯作者SCI论文51篇；申请52项发明专利（3项PCT），授权32项（4个国际）；获得9项国家级项目资助。
