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当前癌症基因疗法多依赖抗肿瘤免疫，探索替代 mRNA 有效载荷至关重要。研究人员开展以脂质纳米粒（LNPs）携带编码病毒 3C 蛋白酶的 mRNA 治疗实体肿瘤的研究，结果显示其能抑制肿瘤生长、延长生存期，为肿瘤治疗提供新策略。
在癌症治疗的领域中，mRNA 疗法近年来崭露头角，它能够在肿瘤微环境中直接编码治疗性蛋白，为攻克癌症带来了新的希望。然而，这一疗法在临床应用时却面临诸多挑战，比如 mRNA 分子稳定性差、需要高效且精准的递送系统，以及可能引发免疫激活等问题。与此同时，现有的肿瘤靶向 LNPs 虽携带多种有效载荷，但在治疗免疫功能低下患者时效果存疑，还存在诸如 Cas9 脱靶效应、T 细胞提取和制备的经济及时间成本高、可能引发细胞因子风暴等一系列问题。因此，探寻能够实现直接且选择性杀瘤效果的替代 mRNA 有效载荷，成为拓展 mRNA - LNP 抗肿瘤方法的关键所在 。
为了突破这些困境，北京药理毒理研究所的研究人员展开了深入研究。他们另辟蹊径，尝试利用病毒蛋白酶来实现直接和选择性的基因降解。研究发现，携带编码病毒 3C 蛋白酶 mRNA 的脂质纳米粒（3C - LNPs），可通过多种给药途径（颅内、皮下和静脉注射）有效治疗多种实体肿瘤模型，这一成果意义重大，为肿瘤治疗开辟了新的方向，相关论文发表在《Nature Communications》上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是体外转录（IVT）技术，通过该技术制备出 Cap1 mRNA。其次，采用微流控混合法制备脂质纳米粒（LNPs），并对其进行一系列的质量检测。在细胞和动物实验方面，使用多种细胞系构建肿瘤模型，通过体内生物发光成像（BLI）、体内光学相干断层扫描血管造影（OCTA）成像等技术对肿瘤的生长、血管生成情况进行监测 。
研究结果主要包含以下几个方面：
- 3C - mRNA 的体外抗肿瘤活性：3C - mRNA 在体外对多种肿瘤细胞系展现出显著的抑制活性，且对正常细胞几乎无毒。以胶质母细胞瘤（GBM）细胞为例，随着 3C - mRNA 转染量的增加，U87 MG 和 U138 MG 细胞的活力显著下降，细胞增殖也受到抑制。同时，3C - mRNA 还能抑制 GBM 细胞的迁移和侵袭能力，促进其凋亡。研究发现，3C - mRNA 的抗肿瘤效果依赖其蛋白酶活性，使用化学抑制剂 AG7088 或缺乏蛋白酶活性的 3C(C147S) - mRNA 进行实验时，均无法产生明显的抗肿瘤作用。
- 3C - LNPs 对体内肿瘤的抑制作用：在多种实体肿瘤模型中，3C - LNPs 均展现出良好的抑瘤效果。在原位 GBM 模型中，颅内注射 3C - LNPs 后，小鼠肿瘤生长明显受到抑制，生物发光信号逐渐减弱，生存期显著延长，同时肿瘤内血管生成也受到抑制。在原位乳腺癌模型中，皮下注射 3C - LNPs 可减小肿瘤体积，降低肿瘤血管密度。在原位肝细胞癌（HCC）模型中，静脉注射 3C - LNPs 能有效抑制肿瘤生长，延长小鼠生存期，并减少肿瘤血管的面积密度和骨架密度。
- 3C - LNPs 的安全性评估：通过对小鼠进行颅内和静脉注射 3C - LNPs 的安全性实验，发现不同给药途径的 3C - LNPs 均具有可接受的安全性。在实验过程中，未观察到小鼠体重曲线和生存时间出现显著差异，对主要器官的组织病理学分析也未发现明显的病理变化，肝功能和血常规检测结果也表明无明显毒性 。
- 3C 蛋白酶的作用机制：通过共免疫沉淀 - 质谱（co - IP - MS）和切割位点预测分析，研究人员确定了 hnRNP A1 是 3C 蛋白酶的主要作用靶点。3C 蛋白酶可与 hnRNP A1 相互作用并使其降解，进而激活 caspase - 3，诱导肿瘤细胞凋亡。在多种细胞系中均验证了这一机制，且在体内实验中也得到了证实 。
研究结论表明，携带病毒 3C 蛋白酶 mRNA 的 LNPs 是一种极具潜力的广谱抗肿瘤治疗策略。该研究首次证实了这种治疗方法在多种实体肿瘤中的有效性和安全性，为癌症治疗提供了新的思路和方法。此外，这一研究还为其他 “不可成药” 靶点的药物开发提供了借鉴，有望推动基于功能蛋白设计的药物研发。不过，3C - mRNA 敲低方法的脱靶效应还需要在进一步的临床试验中深入研究 。总体而言，这项研究为肿瘤治疗领域带来了新的希望，为后续的研究和临床应用奠定了坚实的基础。
