近期，四川大學(xué)華西醫(yī)院生物治療國家重點實驗室楊莉教授團(tuán)隊在《Journal of Controlled Release》期刊2020年第328期上以題為“DP7-C-modified liposomes enhance immune responses and the antitumor effect of a neoantigen-based mRNA vaccine”發(fā)表研究論文。
該團(tuán)隊將具有載體和佐劑雙重作用的，來源于抗菌肽的DP7-C修飾到DOTAP脂質(zhì)體上，能增強DCs對mRNA的攝取效率及促進(jìn)DCs成熟及促炎性細(xì)胞因子分泌，引發(fā)抗原特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)，從而增強突變新抗原mRNA疫苗的抗腫瘤效果。DP7-C修飾的DOTAP脂質(zhì)體合成簡單、安全性較好，可直接與mRNA通過簡單的混合方法制備成復(fù)合物。因此，基于陽離子多肽DP7-C的納米遞送系統(tǒng)將為腫瘤的個體化mRNA疫苗提供可選擇的有效策略（圖1）。圖1. DP7-C修飾的脂質(zhì)體遞送mRNA疫苗近年來，將mRNA應(yīng)用于基因治療、免疫治療和干細(xì)胞生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。相比于其他類型的基因治療和腫瘤免疫治療，mRNA的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面：1）不同于病毒載體和質(zhì)粒DNA，mRNA不需要整合到宿主的基因組中，所以可以避免可能的插入突變以及異常轉(zhuǎn)錄；2）相比于質(zhì)粒DNA，mRNA組成元件更少，并且可生物降解，僅在短期內(nèi)起作用，從而降低了產(chǎn)生副作用的風(fēng)險；3）在個體化免疫治療的流程中，mRNA相比于肽疫苗具有明顯的優(yōu)勢，比如合成成本低、合成周期短，可同時編碼多個抗原序列并且不受MHC單倍型的限制。此外伴隨著mRNA結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展，例如5'端帽子結(jié)構(gòu)和3'端polyA 尾巴的修飾，極大地改善了mRNA的穩(wěn)定性差、翻譯效率低且易降解的缺點，提高了mRNA在細(xì)胞內(nèi)的翻譯效率和穩(wěn)定性，促進(jìn)了mRNA療法的應(yīng)用。近年來，mRNA已被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞編程和腫瘤疫苗接種的研究中，并且在這些領(lǐng)域的研究顯示mRNA具有巨大的應(yīng)用潛力。在腫瘤疫苗接種方面的研究中，mRNA疫苗顯示出具有能激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞在內(nèi)的免疫反應(yīng)的能力。此外，mRNA疫苗還可通過模式識別受體的特異性識別來激活先天免疫。目前，在腫瘤免疫治療應(yīng)用的臨床試驗中，很多研究已經(jīng)對mRNA疫苗的抗腫瘤效果進(jìn)行了評價，表明將mRNA疫苗用于預(yù)防和治療腫瘤方面是可行的。有效地將mRNA遞送到細(xì)胞內(nèi)并成功激活免疫反應(yīng)是mRNA疫苗成功向臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。修飾的mRNA、mRNA結(jié)合物、病毒載體、微粒和納米粒已開發(fā)用于mRNA的遞送。雖然修飾的mRNA在某種程度上有抗降解作用，但它容易與血清蛋白結(jié)合并發(fā)生聚集，從而導(dǎo)致血管堵塞。病毒載體經(jīng)自然進(jìn)化已成為核酸遞送的高效載體，因此也能作為mRNA的遞送載體。然而，病毒載體的免疫原性、致癌作用、廣泛趨向性、包裝能力差和生產(chǎn)困難的局限性限制了其廣泛應(yīng)用。與病毒相反，雖然非病毒載體顯示出低的轉(zhuǎn)染效率，但往往具有比病毒載體更低的免疫原性。此外，非病毒載體的大小大于病毒載體，易于合成，同時具有載荷更大mRNA的潛力。隨著新材料和制備技術(shù)的發(fā)展，以及對所涉及機(jī)制的更好理解，非病毒載體正成為遞送mRNA的首選載體。最常見的是脂質(zhì)體、聚合物，其次是肽和無機(jī)納米粒。其中脂質(zhì)體可以相對容易地以可擴(kuò)展的方式合成，保護(hù)mRNA不被降解，促進(jìn)內(nèi)體逃逸，并且可以通過表面修飾來針對特定的細(xì)胞類型。并且根據(jù)需要，脂質(zhì)體可將佐劑與mRNA共同遞送到細(xì)胞內(nèi)，具有潛在的有應(yīng)用前景。在前期研究中該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)膽固醇修飾的陽離子肽DP7-C具有載體和佐劑的雙重功效，可用于提高負(fù)載新抗原的DCs疫苗的抗腫瘤效果[1]。但在開展的臨床試驗中，他們發(fā)現(xiàn)合成抗原肽的周期較長并且合成成本較高，因此導(dǎo)致一些腫瘤患者錯過了最佳治療時間。因此，在該研究中，該團(tuán)隊主要考慮能否在臨床個體化新抗原疫苗治療過程中找到一種節(jié)省時間和降低成本的替代方案。而編碼新抗原的mRNA有望成為新抗原肽的替代物。因此，在該研究中，該團(tuán)隊使用具有載體和佐劑雙重功效的DP7-C嘗試將mRNA遞送到細(xì)胞中。然而，遺憾的是，可能由于mRNA序列遠(yuǎn)長于新抗原肽，DP7-C并不能將mRNA遞送到細(xì)胞中。于是，該團(tuán)隊考慮將DP7-C修飾到脂質(zhì)體上用于遞送編碼新抗原的mRNA。他們通過薄膜分散法成功地制備了DP7-C修飾的脂質(zhì)體，提高了將編碼新抗原的mRNA遞送到DCs的效率（圖2）。圖2. DP7-C修飾的脂質(zhì)體提高了轉(zhuǎn)染效率
并且發(fā)現(xiàn)修飾DP7-C后的脂質(zhì)體能在體內(nèi)和體外有效促進(jìn)DCs成熟和促炎性細(xì)胞因子分泌（圖3），從而增強mRNA疫苗的抗原特異性淋巴細(xì)胞反應(yīng)，增強抗腫瘤效果。圖3. DOTAP/DP7-C在體外促進(jìn)DC的成熟和細(xì)胞因子的分泌值得注意的是，DP7-C修飾的脂質(zhì)體具有mRNA傳遞載體和免疫佐劑的雙重功能。作為mRNA傳遞載體，他們比較了DP7-C修飾的DOTAP脂質(zhì)體和未修飾的DOTAP脂質(zhì)體、Lipo2000和PEI25K轉(zhuǎn)染mRNA的效率。結(jié)果表明，DP7-C修飾的脂質(zhì)體與未修飾的脂質(zhì)體、Lipo2000和PEI25K相比具有較高的將mRNA轉(zhuǎn)染到DCs中的效率。DP7-C修飾的脂質(zhì)體和Lipo2000和PEI25K相比具有較低的細(xì)胞毒性。此外，作為一種免疫佐劑，他們比較了DP7-C修飾的DOTAP脂質(zhì)體與未修飾的DOTAP脂質(zhì)體、polyIC和CpG在誘導(dǎo)DCs成熟和遷移型CD103+DCs產(chǎn)生的效果。結(jié)果表明，DP7-C修飾的DOTAP脂質(zhì)體相比于未修飾的脂質(zhì)體和polyIC能更好地促進(jìn)DCs成熟；DP7-C修飾的DOTAP脂質(zhì)體相比于未修飾的脂質(zhì)體、polyIC和CpG在誘導(dǎo)CD103+DCs方面具有明顯的優(yōu)勢。這些結(jié)果提示DP7-C修飾的DOTAP脂質(zhì)體具有作為免疫佐劑的潛力。綜上所述，該研究將具有載體和佐劑雙重作用的DP7-C修飾到DOTAP脂質(zhì)體上，能增強DCs對mRNA的攝取效率及促進(jìn)DCs成熟及促炎性細(xì)胞因子分泌，引發(fā)抗原特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)，從而增強突變新抗原mRNA疫苗的抗腫瘤效果。同時，DP7-C修飾的DOTAP脂質(zhì)體合成簡單、安全性較好，可直接與mRNA通過簡單的混合方法制備成復(fù)合物。因此，基于陽離子多肽DP7-C的納米遞送系統(tǒng)將為腫瘤的個體化mRNA疫苗提供可選擇的有效策略。1、 DOTAP / DP7-C脂質(zhì)體具有傳遞載體和免疫佐劑的雙重功能；2、 DOTAP / DP7-C脂質(zhì)體可以提高mRNA的細(xì)胞內(nèi)遞送效率；3、 DOTAP / DP7-C脂質(zhì)體具有刺激DC成熟的能力；4、DOTAP / DP7-C脂質(zhì)體可提高新抗原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, 328:210-221Volume 328, 10 December 2020, Pages 210-221
https:///10.1016/j.jconrel.2020.08.023 第一作者
張瑞，四川大學(xué)華西醫(yī)院專職博士后。主要研究方向為：基于個體化新抗原的個性化腫瘤免疫治療。近三年以第一作者發(fā)表研究論文6篇，申請2項國內(nèi)發(fā)明專利，承擔(dān)1項國家博士后站前特別資助項目。 通訊作者 楊莉教授，四川大學(xué)華西醫(yī)院生物治療國家重點實驗室研究員/博導(dǎo)，國家“萬人計劃”領(lǐng)軍人才。從事重大疾病生物技術(shù)藥物研發(fā)，包括基因治療藥物、腫瘤免疫治療、抗體類藥物及疫苗等一類新藥。已成功轉(zhuǎn)讓6個一類新藥，獲臨床批件3份。發(fā)表第一/通訊作者SCI論文51篇；申請52項發(fā)明專利（3項PCT），授權(quán)32項（4個國際）；獲得9項國家級項目資助。
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