吸入式RNA纳米颗粒通过调控肿瘤胶原纤维排列增强肺癌免疫治疗

研究人员针对肺癌免疫治疗中免疫排斥和免疫抑制性肿瘤微环境(TME)的难题，开发了可同时递送抗DDR1单链抗体片段(mscFv)mRNA和靶向PD-L1 siRNA(siPD-L1)的吸入式脂质纳米颗粒(LNP)系统。该研究通过阻断DDR1-胶原相互作用破坏纤维排列，联合PD-L1沉默逆转免疫抑制，在肺癌原位和转移模型中显著促进T细胞浸润并延长生存期，为实体瘤免疫治疗提供了新策略。

　　

肺癌作为全球癌症相关死亡的主要原因，其治疗面临巨大挑战。尽管免疫检查点阻断(ICB)等免疫疗法取得突破，但实体瘤特有的"铜墙铁壁"——由排列致密的胶原纤维构成的物理屏障，以及免疫抑制性肿瘤微环境(TME)，严重阻碍了T细胞浸润和功能发挥。其中，盘状结构域受体1(DDR1)与胶原的结合会促进纤维排列，形成"免疫排斥"状态；同时，程序性死亡配体1(PD-L1)介导的免疫逃逸机制又使浸润的T细胞"瘫痪"。这种双重防御使得肺癌对现有免疫疗法普遍响应率不足20%。

针对这一困境，来自上海交通大学的研究团队Bin Hu、Xue-Qing Zhang等人在《Nature Communications》发表创新研究，巧妙运用吸入式给药技术，将基因治疗与免疫治疗相结合。研究人员设计出能同时携带两种RNA药物的"智能导弹"——脂质纳米颗粒(LNP)，通过患者熟悉的吸入方式直达肺癌病灶，实现"一箭双雕"的治疗效果：既瓦解肿瘤的物理防线，又解除其免疫抑制武装。

研究团队首先开发了能耐受雾化的AA3-DLin离子化脂质LNP载体系统。该平台创新性地整合了两种作用机制迥异的RNA药物：编码抗DDR1单链抗体片段(mscFv)的mRNA，以及靶向PD-L1的小干扰RNA(siPD-L1)。通过微流控技术制备的LNP粒径约100nm，经雾化后仍保持结构完整性和基因递送效率。关键实验技术包括：1) 建立原位和转移性肺癌小鼠模型；2) 二次谐波成像(SHG)分析胶原纤维排列；3) 原子力显微镜(AFM)检测组织硬度；4) 流式细胞术评估免疫细胞浸润；5) 体内外基因表达和沉默效率检测。

LNP特性与递送效率

雾化后的LNP保持约100nm粒径和-5.5mV zeta电位，在三种肺癌细胞系中实现>80%转染效率。体内实验显示吸入后6小时，90%以上LNP富集于肺部，主要被癌细胞(31.6%)和免疫细胞(41.3%)摄取。抗DDR1 scFv在肺匀浆中48小时达峰(1.2μg/g)，可持续表达120小时。

胶原纤维重构机制

SHG成像显示，1mg/kg mscFv@LNP使胶原纤维排列系数降至48.4%，长度缩短40%。AFM检测证实肿瘤硬度降低2.3倍，形成更疏松的TME结构。剂量梯度实验表明，mscFv促进CD8⁺ T细胞浸润呈剂量依赖性，最高增加7.9倍。

协同抗肿瘤效应

在LLC原位模型中，mscFv/siPD-L1@LNP组小鼠中位生存期延长至54天，50%长期存活。流式分析显示该组CD8⁺IFN-γ⁺ T细胞增加4倍，Ki67⁺增殖T细胞增加3.2倍，Treg和MDSC分别减少62%和58%。细胞因子检测证实治疗组TNF-α和IL-12p70升高2.5倍，免疫抑制性IL-10降低70%。

转移模型验证

在4T1乳腺癌肺转移模型中，联合治疗使转移灶减少76%，肺重量降低58%。免疫分析显示NK和NKT细胞浸润分别增加4.3倍和3.8倍，证实该策略对不同类型肺肿瘤的广谱适用性。

这项研究开创性地将吸入式基因治疗与肿瘤微环境重塑相结合，突破性地解决了实体瘤免疫治疗的两大瓶颈问题。其科学价值主要体现在：1) 首次证实通过吸入递送mRNA抗体可有效调控胶原超微结构；2) 创建"物理屏障解除+免疫检查点阻断"的协同治疗范式；3) 开发具有临床转化潜力的非侵入性给药方案。该策略不仅为肺癌治疗提供新选择，其针对TME的普适性设计思路，还可拓展应用于CAR-T等现有免疫疗法的增效改造。随着LNP递送技术的不断优化，这种"吸入式基因免疫疗法"有望成为对抗实体瘤的新型武器。