基于mRNA-LNP的肝靶向双特异性T细胞衔接器MTS105在肝细胞癌中的临床前研究

《Nature Communications》：Organ-specific delivery of an mRNA-encoded bispecific T cell engager targeting glypican-3 in hepatocellular carcinoma

本研究针对双特异性T细胞衔接器（TCE）在实体瘤治疗中面临的渗透障碍和毒性问题，开发了靶向Glypican-3（GPC3）的mRNA编码TCE（MTS105），通过新型肝靶向脂质纳米颗粒（LNP）实现原位表达。临床前研究表明，MTS105在肝原位肿瘤模型中诱导完全缓解，并形成免疫记忆，且在非人灵长类动物中展现良好安全性。该策略为肝细胞癌（HCC）免疫治疗提供了新思路，并已进入临床试验阶段（NCT06689540）。

　　

肝细胞癌（HCC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一，尤其是晚期患者预后极差。尽管免疫检查点抑制剂如atezolizumab联合bevacizumab已用于一线治疗，但患者中位生存期仍较短，客观缓解率不足30%。双特异性T细胞衔接器（TCE）在血液肿瘤中疗效显著，但其在实体瘤中的应用面临三大挑战：T细胞浸润困难、免疫抑制性肿瘤微环境（TME）以及全身毒性。例如，TCE需较高外周暴露量才能达到有效瘤内浓度，但高暴露易引发脱靶毒性。目前，仅tarlatamab在小细胞肺癌中取得临床概念验证，其成功可能与小分子尺寸便于瘤内渗透有关。

为解决上述问题，研究团队将目光投向Glypican-3（GPC3）——一种在70%以上HCC中高表达、但在成人正常组织中严格受限的癌胚抗原。近年来，靶向GPC3的抗体、疫苗、CAR-T等疗法均在探索中，但疗效有限。本研究创新性地提出通过肝靶向脂质纳米颗粒（LNP）递送mRNA编码的TCE，实现瘤内原位表达，从而突破递送屏障。

研究的关键技术方法包括：

1. 1.
   基于离子化脂质库筛选出新型肝靶向LNP（MLX0473），通过小鼠活体成像验证其肝内富集效率显著优于基准脂质Lipid5及其GalNAc偶联变体；
2. 2.
   设计靶向GPC3和CD3的scFv序列，通过密码子优化和mRNA结构平衡（CAI与MFE）提升翻译效率，并去除Fc结构以优化T细胞活化窗口；
3. 3.
   在免疫健全的人源化CD3转基因小鼠和PBMC人源化小鼠中建立肝原位肿瘤模型，评估MTS105的瘤内分布、T细胞活化及长期抗肿瘤效果；
4. 4.
   通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析瘤内免疫细胞亚群变化，并结合非人灵长类动物GLP毒理实验验证安全性与药代动力学（PK）特征。

MLX0473基LNP在小鼠中表现出显著的肝脏趋向性

通过活体成像系统（IVIS）比较MLX0473与Lipid5基LNP包裹荧光素酶mRNA在小鼠体内的分布，发现MLX0473组肝内荧光素酶活性提高7倍，且在大鼠重复给药实验中可持续表达人促红细胞生成素（hEPO）。

mRNA编码的TCE介导靶向特异性细胞杀伤并诱导T细胞活化

MTS105编码的TCE可浓度依赖性结合人GPC3和CD3，在293T细胞中转译后能特异性裂解GPC3⁺肿瘤细胞（如Hepa1-6-hGPC3-luc），并促进IFN-γ和TNF分泌。食蟹猴血清中MTS105转译的TCE仅杀伤GPC3⁺HepG2细胞，验证其靶向依赖性。

MTS105在原位HCC模型中表现出强效抗肿瘤活性

在人源化CD3转基因小鼠肝原位模型中，每周静脉注射0.05–0.5 μg MTS105可诱导剂量依赖性肿瘤完全消退，且84天内无复发。免疫组化显示瘤内CD3⁺T细胞浸润和颗粒酶B表达升高，ELISpot证实抗原特异性T细胞应答增强。与蛋白基TCE（rTCE）相比，MTS105以更低剂量和更长给药间隔实现更优疗效，并增加外周血和脾脏中的效应记忆CD8⁺T细胞。

MTS105诱导瘤内CD8⁺T细胞前体和终末分化记忆亚群

scRNA-seq显示MTS105处理组瘤内CD8⁺/CD4⁺T细胞比例上升，调节性T细胞（Treg）减少。伪时序轨迹分析发现C2亚群（高表达Hspa1b、Nr4a3）沿分化轴扩增，伴随B2M和CCL5上调，提示T细胞向组织驻留记忆表型转化。

MTS105在非人灵长类中呈现良好PK特性和耐受性

食蟹猴重复给药（45 μg/kg，4周）后，TCE达峰时间（T_max）为6–9 h，半衰期（T_1/2）约13.7 h，无性别差异或蓄积现象。肝内TCE浓度显著高于血浆，且一过性ALT、IL-6升高均在恢复期恢复正常，组织病理学未见严重损伤。

本研究证实，肝靶向mRNA-LNP平台可通过局部高表达TCE克服实体瘤治疗障碍，且MTS105在跨物种（小鼠、大鼠、非人灵长类）中均保持肝富集特性和安全性。其诱导的持久抗肿瘤免疫记忆及与PD-1抑制剂的协同潜力，为HCC及其他GPC3⁺肿瘤提供了新策略。目前MTS105的首个人体试验（NCT06689540）已启动，其结果将进一步验证该平台的临床转化价值。