基于分支DNA纳米平台的mRNA疫苗：一种高效体内免疫治疗新策略

本研究针对mRNA疫苗递送系统存在的效率与安全性问题，开发了一种基于分支DNA纳米平台的新型mRNA疫苗。研究人员通过S1-B6 /S2-B6 分支DNA结构与含二硫键的RNA连接体共组装，实现mRNA高效负载，并整合CpG佐剂和DOPE脂质，形成可触发脂质生长的纳米颗粒。该体系显著提升蛋白表达时长与生物安全性，在肿瘤抗原编码的NPOVA @lipids疫苗中展现出强效抑瘤效果，为免疫治疗提供新思路。

　　

研究背景
mRNA疫苗作为对抗病毒感染和肿瘤的新兴武器，其临床应用却受限于两大"拦路虎"：脆弱的mRNA分子需要"保镖"护送（递送系统），而传统脂质纳米颗粒（LNP）等载体随着剂量增加可能引发毒性。更棘手的是，肿瘤免疫治疗还需搭配CpG等佐剂"助阵"。如何打造一个既能高效运载mRNA和佐剂，又不会"误伤"健康组织的"智能快递车"，成为科学家们攻坚的焦点。

中国科学院的研究团队另辟蹊径，从DNA纳米技术中寻找答案。他们利用DNA分子像"乐高积木"般精准自组装的特性，设计出六臂分支DNA结构（S1-B₆
/S2-B₆
）作为纳米平台骨架，通过A20-U20 RNA杂交"魔术贴"牢牢抓住带5'帽子和3'polyA尾巴的mRNA，同时用DNA杂交技术将免疫佐剂CpG和膜穿透专家DOPE脂质"安装"到指定位置。最终形成的NP@lipids纳米颗粒就像披着脂质"隐形斗篷"的DNA机器人，不仅能骗过免疫系统潜入细胞，还能在细胞内高浓度谷胱甘肽（GSH）环境中"卸货"，实现高效蛋白表达。这项突破性成果发表在《Nano Today》上。

关键技术方法
研究采用铜免点击化学反应构建分支DNA结构（S1-B₆
/S2-B₆
），通过PAGE电泳验证组装效率；设计含二硫键的U20-linker实现GSH响应释放；体外转录获得5'帽/3'polyA修饰的mRNA；动态光散射（DLS）表征纳米颗粒粒径；共聚焦显微镜追踪NP_EGFP
@lipids的胞内运输；流式细胞术定量蛋白表达；建立小鼠肿瘤模型评估NP_OVA
@lipids免疫治疗效果。

研究结果

1. Construction of branched DNA nanoplatform-based mRNA delivery system
   通过点击化学成功合成六臂分支DNA结构，PAGE显示S1-B₆
   /S2-B₆
   迁移率显著滞后（图2A）。DLS证实纳米颗粒粒径约120nm，电位接近中性，利于体内循环。

2. Efficient mRNA loading and lipid coating
   A20-U20杂交使mRNA负载率达85%，每个纳米颗粒可携带20-30个mRNA分子。DOPE-DNA修饰后，脂质种子引导形成5nm薄涂层，电镜显示核壳结构完整。

3. Stimuli-responsive drug release
   在10mM GSH（模拟胞内环境）作用下，2小时内释放90% mRNA，而生理条件下72小时仅释放15%。RNase H可进一步加速释放，证实双重响应机制。

4. In vivo immunotherapy evaluation
   NP_OVA
   @lipids组小鼠肿瘤体积较传统LNP组缩小62%，CD8⁺
   T细胞浸润增加3倍，且血清ALT/AST水平正常，证实高效低毒特性。

结论与意义
该研究首创性地将分支DNA纳米平台与可控脂质生长技术结合，构建的mRNA疫苗具有三大革命性优势：1）模块化设计实现mRNA/CpG/DOPE的精准空间排布；2）二硫键"智能锁"确保胞内特异性释放；3）最小化脂质用量降低系统毒性。相比传统LNP，该平台延长EGFP表达时间达120小时，为目前报道最高值。更重要的是，NP_OVA
@lipids在仅使用商业疫苗1/5剂量的情况下，仍能激发强劲抗肿瘤免疫应答，这种"减量增效"特性为临床转化铺平道路。该工作不仅为mRNA疫苗设计提供新范式，其分支DNA模板引导的定向脂质组装策略更为核酸-脂质杂化递送系统开发指明方向。