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编译丨Vergil

开首丨RNAScript

脂质纳米颗粒（LNP）是基于四种脂质因素：可电离脂质、、扶持脂质和聚乙二醇（PEG）脂质构建的脂质寄递载体，其具有1）保护核酸灵验载荷不被降解或激活RNA传感机制，进而保护先天免疫反应；2）大略将核酸灵验载荷引入细胞质；3）用于疫苗接种时自己算作佐剂阐扬作用等特点，因而被平时应用于不同类型的核酸药物寄递。

应用mRNA-LNP调治患者一直是十分火热的守护畛域，该畛域的发展甚而远早于将该技能应用于COVID-19或其他传染病疫苗的设立。据统计，现在该畛域的守护主要蚁合于设立针对多种新抗原的癌症疫苗或平直在肿瘤内打针编码促炎细胞因子（举例IL-12）的mRNA-LNP。

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现在LNP-mRNA的守护要点主要触及设立靶向计谋，弃取性地将灵验荷载寄递到以前被合计无法达到的细胞类型中，幸免在平时组织中抒发所产生的无效和毒性问题。

2023年8月16日，以色列特拉维夫大学的守护团队在Nature旗下综述期刊Nature Reviews Clinical Oncology上发表了题为：Targeting cancer with mRNA–lipid nanoparticles: key considerations and future prospects 的综述论文，概述了使用mRNA-LNP靶向不同癌细胞的各式关节，强调了每种关节在收场细胞弃取性抒发方面的上风和挑战，以及临床践诺中所需要克服的问题和改日远景。

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被迫靶向

被迫靶向关节是用于将mRNA-LNP寄递到组织和细胞而不使用靶向修饰名义的关节。在免疫调治中，这种关节常用于靶向可触及的肿瘤以及非恶性组织，举例脾脏和淋巴结，以收场抗肿瘤免疫调整。

瘤内打针

mRNA-LNP的肿瘤内给药是寄递纳米颗粒的最通俗关节。大多数肿瘤的脉管系统组织差、勤奋淋巴引流和高细胞外基质（ECM）密度，会戒指LNP从其他打针部位扩散到肿瘤甚而更深层的肿瘤里面。因此，仍是有多项临床前守护通过瘤内平直打针的时势抒发特定细胞因子和细胞毒素，或寄递CRISPR-Cas9介导癌基因靶向

在临床践诺中，守护东谈主员发现肿瘤内打针的LNP不一定局限于肿瘤区域。影像学守护标明，肿瘤内打针后LNP相似会在肝脏和淋巴器官中蓄积。其细胞散播在肿瘤细胞群中也有所不同：打针到肿瘤肿块中并弗成保证mRNA主要在癌细胞中抒发，导致部分聘请平直细胞毒性的疗法（举例细胞周期调整剂和毒素）出现安全性问题。

临床前守护标明，大部分mRNA灵验载荷均由肿瘤区域的免疫细胞群抒发，相当是巨噬细胞。肿瘤内打针的mRNA-LNP疗法仅用于抒发的缠绵卵白在周围非恶性组织中可耐受或祈望的情况。因此，临床守护中最常通过编码各式细胞因子夹杂物的mRNA-LNP与免疫检查点扼制剂长入使用算作调治决议。守护还发现，部分细胞因子（举例IL-12）的局部抒发不错改善其全身给药引起的剂量戒指性不良事件，因此现在临床阶段的mRNA-LNP瘤内打针候选药物多聘请编码IL-12的计谋。

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岂论mRNA灵验载荷若何，LNP皆具有先天佐剂效应，可促进CD4 T扶持因子1（T+H1）介导的细胞因子反应。TH1反应经常是肿瘤扼制性的，而TH2反应与细胞介导的免疫力斥责和具有癌症促进表型的免疫群体的激活相关。守护东谈主员在肿瘤内向小鼠施用编码细胞因子（包括但不限于IL-12IL-15和IL-36γ）的mRNA-LNP，改良肿瘤微环境（TME）。该表型救济CD8和T+H1细胞的活化，召募自然杀伤（NK）和自然杀伤T（NKT）细胞，以及激活CD103和CD8树突状细胞（DC），通过抗原交叉呈递和激活CD8 T细胞反应。

在小鼠中局部施用mRNA-LNP免疫疗法不雅察到的一个伏击特征是，肿瘤内打针产生足以扼制滚动瘤在打针区域外扩散的免疫反应，在肿瘤内打针编码IL-12或IL-15 mRNA-LNP的小鼠模子中还不雅察到未打针远端的病变消退。

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肿瘤内打针的mRNA-LNP免疫疗法提供了一个垄断TME以促进抗肿瘤免疫搪塞的计谋，并使具有过度毒性的细胞因子的局部抒发成为可能。尽管如斯，这种关节的使用仅限于可触及的实体肿瘤以及癌细胞外的非恶性组织具有耐受性的情况。

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内源性靶向

为了到达肿瘤部位，静脉打针的mRNA-LNP必须安全地通过血管系统，幸免全身轮回捣毁，浸透到肿瘤组织里面并寄递到癌细胞内。这些阶段中的每一个皆包含多种障蔽，这些障蔽也取决于疾病状况和肿瘤结构。

PEG脂质大略赋予纳米颗粒粉饰网状内皮系统的招揽的才调以及沉着性，延伸轮回时辰。然而，高比例的PEG脂质可能会险阻细胞的招揽，此外，抗PEG抗体也会促进LNP的加快血液捣毁。因此守护东谈主员也在PEG脂质的潜在替代决议上作念出了起劲，但现在PEG脂质仍是最灵验的LNP沉着因素。

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经常静脉打针LNP会赶紧吸附血清卵白，在全身给药后积聚在肝脏中。其中，载脂卵白E（ApoE）包被的LNP通过与LDL受体结合大略进一步促进肝细胞招揽。准确掂量血清卵白吸附在LNP上造成的卵白冠以及该经过若何影响LNP的生物散播被称为内源性定位。

一些守护报谈，LNP改变需要戒指在与尺寸，均匀散播和名义电荷相关的可收受的理化特点范围内，举例LNP名义的负电荷不错险阻其在肝脏的富集，而正电荷通过激活免疫细胞中TLR4介导的信号通路而具有全身毒性的风险。

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不同配方的生物散播各别，以及脂质制剂、结构和活性之间的一般关系仍有待充分了解。优化不同组织内源性靶向配方的守护蚁合在体外和体内的筛选上，这些筛选经常使用证明基因不雅察LNP的生物散播。DNA条形码对LNP证明基因的组织散播进行逆向工程，以细目某些组织中mRNA-LNPs内源性被迫招揽的机制。然而DNA条形码常用的DNA-LNP不一定具有与mRNA-LNP沟通的散播。

使用配方优化假想的靶向计谋经常大略被某些器官优先招揽，但很少能收场高水平的靶细胞特异性抒发。

临床践诺素养标明，根据肿瘤类型和患者个体的不同，LNP的招揽存在相称大的异质性。同期，这些纳米颗粒并不老是吸附卵白质，因此它们的生物散播（主要由大小决定）可能无法反馈调治性mRNA-LNP的生物散播。不仅如斯，静脉打针的mRNA-LNPs经常阐明出在高细胞密度和组织液压力的冷肿瘤中浸透性欠安。

因此，全身给药的纳米载体药物其调治后劲和机制仍有待更好地守护。已有守护依靠被迫靶向将编码的抗原寄递到DC，应用其高大抗原呈递功能激活机体的抗肿瘤免疫反应。后续的内源性靶向守护也很可能将蚁合在免疫细胞招揽，如淋巴器官或骨髓，通过激活抗原呈递、白细胞或抗肿瘤卵白收场免疫调治。

图1. mRNA-LNP肿瘤靶向计谋

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主动靶向

主动靶向被好多东谈主合计是药物寄递畛域的圣杯。mRNA-LNPs的主动靶向触及通过用从小分子配体到单克隆抗体的靶向部分修饰纳米颗粒的名义来寄递到特定的细胞类型。当针对癌细胞时，主动靶向关节不错促进细胞对mRNA-LNP的招揽，这对于核酸灵验载荷的抒发至关伏击。当针对非恶性细胞时，主动靶向关节不错将mRNA寄递到原来不太可能招揽LNP的细胞中，举例淋巴细胞，激活机体抗肿瘤免疫。

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靶点弃取

癌细胞平直靶向的理念念靶标是肿瘤特异性抗原（TSA），通过结合可激活赶紧内化的分子使核酸灵验荷载插足癌细胞内。然而，鉴于TSAs很有数，守护中也会聘请结合多个高抒发的肿瘤关连抗原（TAA）算作备选决议。

在沟通可能的靶标时，应惩处靶向配体的活性和互相作用的潜在生物学效应问题。举例，用于将mRNA寄递到T细胞的CD3靶向mRNA-LNP已被讲明具有不良反应，由于潜在的过度活化和T细胞耗竭，不受胁制的T细胞活化可能是无益的。

惩处肿瘤和患者的异质性也存在好多问题。举例，HER2是一种常见的乳腺癌生物象征物，但仅存在于15-20%的这类癌症患者中，其抒发水平可能在团结肿瘤内的细胞之间皆有所不同。此外，某一特定靶标的抒发不错在不同的疾病阶段波动，举例某些靶标的细胞外结构域会在炎症时期从膜上裂解或衰退，或者在翻译后获取不同的修饰。据报谈，MET（一种已知的癌症靶点）的结构域衰退增多与各式癌症类型的疾病进展关连。相似的，HER2抒发水平随疾病进展和复发而变化，况兼在复发性疾病中，HER2从阴性变为低抒发。

TAA靶向计谋不错通过调整抗原表位和抗体分子的亲和力翻新。然而，高亲和力靶向互相作用可导致结合位点障蔽气候，纳米颗粒倾向于粘附在靶标组织外抒发抗原的第一层细胞上。

细胞内化

鉴于RNA疗法必须到达细胞质才能履行其功能，内化和内体逃遁对于mRNA-LNP的活性至关伏击。大多数对于靶向和内化的数据来自抗体-药物偶联物（ADC）的守护。使用这些数据了解受体内化率是一个很好的启动起初，尽管适用于ADC的特征不一定适用于mRNA-LNP，后者经常比前者尺寸大。然而，对于ADC和mRNA-LNPs，内化速率似乎皆与灵验荷载开释呈正关连。

需要戒备的是，现在对靶标、靶向配体偏激互相作用的守护仍不及以掂量内化机制。靶向抗体不错在与受体结合后内化，而受体不一定在与其自然配体互相作用时内化。根据抗体修饰和复合物大小的不同，卵白介导的内化可能会更动为巨胞饮作用。此外，如若抗体未内化，它们还可能触发原来的功能效应，举例巨噬细胞中抗体依赖性细胞毒性和其他Fc区域触发的步履。由于扫数这些沟通，除了筛选之外，对靶向互相作用、其在疾病中的机制以及素养字据的深入生物学意会对于灵验的靶向假想至关伏击。

结合抗体的mRNA-LNP假想

现在有两种主要关节可用于LNP名义的靶向抗体修饰。

第一种关节在LNP制剂中加入“锚定”脂质，在颗粒制备后不错与功能配体缀合（图2a） 。常用的锚定脂质包括磷脂酰酒精胺、PEG-马来酰亚胺和磷脂酰肌醇，可与靶向抗体化学偶联。该关节大略通过调整锚定脂质的摩尔质料来胁制LNP上存在的靶向部分的数目。然而，该关节也可能产生偶联不好意思满或靶向不正确的抗体，举例具有走漏于Fc区域的定向抗体，这可能导致不需要的免疫反应并影响药代能源学特征和散播。此外，这种计谋服从低下，导致多捣毁路线对未结合部分的捣毁。

第二种计谋触及LNP制剂制备，然后通过优化共孵育将疏水性抗体生息物（举例脂质-配体偶联物）插入到预成型的LNP中。这种关节不需要LNP配方中的反应性锚定脂质，况兼不错更好地胁制抗体-脂质偶联。已有守护报谈，该关节不错更好地保留LNP的原始理化性质，并收效将mRNA灵验载荷寄递到小鼠中的特定免疫细胞群和癌细胞。

尽管主动靶向仍是获取了平时的守护，然而同被迫靶向一样存在的类似问题，确乎体瘤的浸透仍未得到妥善惩处。

临床践诺与问题

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设立癌症疫苗的守护样式正试图同期编码多种抗原，从而提供个性化疫苗。这种疫苗依赖于mRNA调治平台的上风：其模块化、包封大批灵验载荷的才调以及出产速率。Moderna适用LNP系统的mRNA-4157肿瘤疫苗不错在编码多表位的单个mRNA结合体中编码多达34个新抗原，通过编码切割明锐位点穿插的短表位结合体 （short epitope concatemers） 来收场。

个性化癌症疫苗需要高速的产物出产。据报谈，从患者开首的肿瘤样本测序到个性化疫苗的出产和给药时辰不错裁汰至30-40天。与基于小分子或卵白质的疗法不同，大多数mRNA灵验载荷仅在核苷酸序列上有所不同，因此不错快速进行个性化出产。此外，mRNA-LNP不错通过传统时势除外的各式路线进行给药，举例通过超声成像提醒的腹股沟淋巴打针。

临床中还深广存眷访佛打针导致的LNP免疫原性和耐受性，以及组织中的脂质积蓄。从现在主要的几项肿瘤疫苗临床实验和FDA等监管的反应来看，在面前的设立阶段mRNA-LNP肿瘤免疫疗法对这些患者的益处被合计卓越了潜在的弱势。

除了免疫原性之外，其他守护还高慢mRNA-LNP寄递在小鼠，非东谈主灵长类动物和东谈主类中是不同的。守护标明，mRNA-LNP疫苗设备东谈主类分泌IL-1，而在小鼠中上调了IL-1受体拮抗剂卵白，出现各别性激活。小鼠、非东谈主灵长类和东谈主类之间的这些各别可能反馈了其他尚未揭示的机制作用，应该在改日的守护中进一步探索。

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改日守护办法

mRNA–LNP除了翻新靶向计谋外，还面对着一些挑战。挑战之一是mRNA-LNP在雪柜温度或室温下的不沉着性，这被合计是由mRNA自己的不沉着性引起的，而不是LNP载体的不沉着性。其次，LNP不是惰性的，可能增多宿主中的细胞因子水平引起炎症。自然这种类似佐剂效应的特点可能对免疫调治故意，但存在mRNA–LNP给药后补体激活关连的假性过敏反应。此外，在接种过基于mRNA-LNP的COVID-19疫苗的个体中检测到抗PEG抗体。对于需要访佛给药的决议，这些抗PEG抗体可能导致LNP的快速捣毁，从而阻止调治后果。

有兴味的是，mRNA序列的可编程假想也被用于细胞特异性翻译，不错通过垄断mRNA分子的结构能源学激活特定细胞内的翻译。一些关节应用mRNA 5′非翻译区（UTR）中的反应性3D结构，不错在靶细胞中各别存在的分子和/或序列存在的情况下激活或险阻翻译肇端，举例依靠IRES启动翻译。此外，细胞类型之间私有的tRNA抒发模式可用于在不同细胞群和/或组织中以不同的速率翻译序列。临了，细胞特异性microRNA （miRNA） 的结合序列不错掺入UTR中，以影响不同细胞群的降解速率（图3a）。

改善mRNA-LNP靶向的另一种关节将依赖于更好地了解影响不同LNP制剂生物散播的因素。具体而言，不同可电离脂质因素结构与某些器官和细胞散播趋势之间的构效关系需要更好的机理表征 （图3b） 。

图3. 改日靶向假想的计谋

追忆

在夙昔的几年中，使用被迫或主动关节将mRNA-LNP靶向肿瘤进行免疫调治取得了有但愿的进展。任何一种关节的弃取经常取决于易于出产和特异性之间的折中。针对特定恶性肿瘤的靶向计谋常触及诸如是否已细目肿瘤可靶向特征、肿瘤内打针的可行性以及滚动倾向等因素。该决定还应试虑到不同灵验载荷、脱靶毒性以及特定抒发对调治后果的空洞影响。

CMC工艺上的戒指自然偶而在药物疗法假想经过中被淡薄并推迟到药物设立经过的后期阶段，但理当尽早惩处。事实上，CMC出产的沟通因素对于临床实施所需的大限制出产药物至关伏击。

论文长入：

https://www.nature.com/articles/s41571-023-00811-9