新型LNP-mRNA疫苗实现DC靶向并减少副作用

新型LNP-mRNA疫苗实现DC靶向并减少副作用

沈阳药科大学邓意辉教授团队于2023年11月在《Journal of Controlled Release》发表重要研究成果，开发了一种新型LNP-mRNA肿瘤疫苗。通过唾液酸修饰的胆固醇衍生物和可断裂PEG脂质的优化配方，该疫苗不仅能靶向树突状细胞（DCs），还实现了mRNA在DCs中的快速内体逃逸，显著提升了疫苗效果并减少了副作用。

合成粒径小而均一的LNP

研究团队首先制备了一系列的mRNA-LNP，并通过优化氮磷比（N/P）和配方，成功获得了粒径小而均一的LNP-mRNA脂质纳米颗粒（图1）。

图1：不同合成条件与配方下LNP的特征。A：不同氮磷比下LNP的特征；B：不同配方下LNP的特征；C： SA-Pchs配方合成的LNP冷冻电镜图，Scale bar = 100 nm。

优化后的配方具有高DC细胞转染率及高内体逃逸率

唾液酸修饰的疫苗（SA-）可通过结合DCs表达的唾液酸免疫球蛋白样凝集素-1 (Siglec-1)来靶向DCs。研究中使用了可裂解的mPEG2000-cholestrol hemisuccinate (Pchs)替代常规mRNA疫苗中的mPEG2000-DMG，这不仅减轻了反复注射导致疫苗效力下降和毒副作用增加的风险，PEG的断裂还能促进SA的充分暴露，进一步提高DCs靶向效率。

实验结果显示，优化后的SA-Pchs-LNPs配方具有较高的DC细胞转染效率（图2. A），并且能够快速、高效地从内体逃逸（图2. B）。

图2. A：SA-Pchs-LNP含有包裹EGFP的mRNA对DC2.4细胞进行转染24小时后的图像。细胞核由DAPI标记（蓝色）；B：装载有mRNA的SA-Pchs-LNPs的逃逸效率图像。LNP由DiD标记（红色），溶酶体由LysoTracker®标记 (绿色)。

优化后的配方对小鼠具有高转染效率，且能够靶向于脾脏中的DC细胞

动物实验进一步验证了该配方能够高效率地转染小鼠(图3. A)。与传统配方相比，SA-Pchs-LNP表现出更强的脾脏靶向性（图3. B）。同时，对于脾脏的免疫荧光图片显示LNP转染的EGFP靶向地富集于脾脏中的DC细胞（图3. C）。

图3. SA-Pchs-LNPs包裹firefly Luciferase或EGFP的mRNA进行的动物转染实验。A：SA-Pchs-LNPs包裹firefly Luciferase转染小鼠后的体内和离体生物发光图像；B：脾脏和肝脏表达比例；C：SA-Pchs-LNPs包裹EGFP后的脾脏免疫荧光染色，CD11c为DC细胞的标志（黄色）。PALS ：periarterial lymphoid，MZ：marginal zone。

研究还发现，该LNP配方的肿瘤疫苗能够特异性靶向DC细胞，令其表达相关抗原，引起机体免疫反应，使得小鼠肿瘤消退。与此同时也有着更低的副作用。

这项研究首次将SA-及Pchs应用于肿瘤疫苗，所制备的LNP-mRNA肿瘤疫苗兼具DCs靶向性和高效的内体逃逸，能够提高抗肿瘤效果，降低毒副作用。

参考文献：
Tang X, Zhang J, Sui D, Yang Q, Wang T, Xu Z, Li X, Gao X, Yan X, Liu X, Song Y, Deng Y. Simultaneous dendritic cells targeting and effective endosomal escape enhance sialic acid-modified mRNA vaccine efficacy and reduce side effects. J Control Release. 2023 Dec; 364:529-545.