基于LNP-mRNA工程化脐带间充质干细胞的双基因疗法靶向治疗肺癌脑转移的创新策略

本研究创新性地利用脂质纳米颗粒（LNP）递送技术，将可溶性肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（sTRAIL）和羧酸酯酶1（CES1）mRNA转染至人沃顿胶间充质干细胞（WJ-MSC），构建了具有肿瘤归巢能力的双基因治疗载体。该联合疗法在肺癌脑转移模型中显著激活CPT-11前药转化、诱导死亡受体（DR4/DR5）介导的凋亡通路，并有效穿透血脑屏障，为干细胞介导的精准靶向治疗提供了非病毒性基因治疗新范式。

　　

研究背景与临床需求

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其中非小细胞肺癌（NSCLC）患者脑转移发生率高达50%，平均生存期仅15个月。血脑屏障的存在限制了化疗药物（如CPT-11）的颅内递送效率，而重组TRAIL蛋白因半衰期短和耐药性问题临床疗效有限。间充质干细胞（MSC）因其肿瘤归巢特性和低免疫原性，成为理想的基因治疗载体。

技术突破：LNP-mRNA干细胞工程化

研究采用微流控混合技术制备LNP载体，封装CES1、sTRAIL及EGFP mRNA。转染实验显示LNP在WJ-MSC中的递送效率（70%）显著高于脂质体（10%）和JetMESSENGER法。Western blot证实转染后CES1酶活性和sTRAIL分泌量显著提升，且蛋白表达可持续120小时。关键的是，转基因操作未改变WJ-MSC的CD44/CD73/CD90/CD105阳性表型和成脂/成骨/成软骨分化潜能。

双机制协同抗肿瘤效应

CES1可将前药CPT-11转化为活性代谢物SN-38（效力提升1000倍），sTRAIL则通过结合死亡受体DR4/DR5激活caspase-8介导的凋亡通路。在皮下肺癌模型中，WJ-MSC-CES1.sTRAIL联合CPT-11治疗组肿瘤体积减少最显著（P<0.0001），且小鼠体重无异常变化。体外共培养实验证实该联合疗法对H460-Luc和PC14PE6-Luc细胞均具有协同杀伤效果。

脑转移模型中的治疗验证

通过立体定位注射构建NSCLC脑转移小鼠模型，颅内注射WJ-MSC-EGFP后48小时内即可观察到干细胞从对侧脑室迁移至肿瘤区域。治疗组IVIS成像显示联合治疗组荧光信号强度降低最显著（P<0.001），组织学分析证实肿瘤区域Ki67阳性细胞减少、cleaved caspase-3阳性细胞增加，CD31标记的血管密度下降。这表明疗法不仅能诱导肿瘤细胞凋亡，还可抑制肿瘤血管生成。

临床转化潜力与安全性

该研究首次实现非病毒载体介导的双基因干细胞治疗，避免了病毒载体的插入突变风险。LNP-mRNA技术的瞬时表达特性降低了长期安全性隐患，而自体WJ-MSC的使用规避了伦理问题。研究证实联合疗法具有选择性细胞毒性，对正常组织影响极小，为个性化治疗肺癌脑转移提供了新思路。

未来展望

后续研究需深入探索双基因表达的最佳比例调控、体内干细胞存活时间优化，以及针对TRAIL耐药型肿瘤的联合策略。该平台技术有望拓展至其他表达DR4/DR5的实体瘤治疗，具有重要的临床转化价值。