《Science Bulletin》：A tolerogenic mRNA-LNP vaccine alleviates neuroinflammation and demyelination in experimental autoimmune encephalomyelitis
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摘要多发性硬化症（MS）是一种中枢神经系统（CNS）的自身免疫性脱髓鞘疾病。目前的非特异性免疫抑制疗法存在感染和恶性肿瘤的风险，而抗原特异性耐受诱导则是一种有前景的替代方案。在此，我们开发了一种信使RNA-脂质纳米颗粒（mRNA-LNP）疫苗（LiH-LNPs），该疫苗编码了三种
摘要
多发性硬化症（MS）是一种中枢神经系统（CNS）的自身免疫性脱髓鞘疾病。目前的非特异性免疫抑制疗法存在感染和恶性肿瘤的风险，而抗原特异性耐受诱导则是一种有前景的替代方案。在此，我们开发了一种信使RNA-脂质纳米颗粒（mRNA-LNP）疫苗（LiH-LNPs），该疫苗编码了三种与多发性硬化症相关的髓鞘抗原的串联融合表位。在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型中，LiH-LNPs能够减轻炎症浸润和脱髓鞘现象。单细胞RNA测序显示，LiH-LNPs通过降低浸润的髓系细胞和活化的小胶质细胞的数量及其炎症活性，同时促进致炎T细胞凋亡并增加调节性T（Treg）细胞的数量及其抑制活性，从而改变脊髓微环境，有助于炎症消退。这些发现为多发性硬化症的抗原特异性免疫疗法提供了机制上的见解，同时也凸显了基于mRNA疫苗的抗原特异性疗法在自身免疫性疾病中的应用潜力。
引言
多发性硬化症（MS）是一种自身免疫性疾病，其特征是中枢神经系统（CNS）出现局灶性炎症性脱髓鞘病变。其临床表现为感觉功能障碍、运动障碍、慢性疲劳以及认知功能损害，其中复发-缓解型病程是最常见的初始表现形式[1]、[2]、[3]。流行病学数据表明，全球约有280万人患有多发性硬化症，每五分钟就有一例新诊断病例，这一疾病给社会经济带来了巨大负担[4]。尽管多发性硬化症的发病机制尚未完全明确，但来自主要组织相容性复合体（MHC）抗原关联的研究结果支持这样一种假设：在外周被激活的、针对中枢神经系统抗原的特异性淋巴细胞会侵入大脑和脊髓，进而形成炎症微环境。诸如Th1细胞、Th17细胞以及髓系来源细胞等关键效应细胞会分泌细胞因子（如IFN-γ、IL-17、TNF-α、IL-23）和趋化因子（如CCL5、CCL7、CXCL10），这些物质会进一步促进脱髓鞘和神经退行性变。而起到反调节作用的则是Foxp3+CD4+调节性T（Treg）细胞，它们可通过分泌IL-10和TGF-β来抑制炎症反应[5]、[6]、[7]。在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型中，这些病理生理过程也有类似的表现[8]、[9]。
目前，包括多发性硬化症在内的自身免疫性疾病的防治主要依赖于非抗原特异性的疗法，比如单克隆抗体、广谱免疫抑制剂以及糖皮质激素脉冲疗法。然而，这类疗法存在固有的全身性免疫抑制风险，会提高患者发生感染和恶性肿瘤的概率。因此，抗原特异性免疫疗法便成为一种具有变革意义的策略[10]、[11]、[12]。这种疗法的原理基于一种免疫学现象：给予某种抗原后，即便该抗原本身具有致病性，也能引发针对它的免疫反应的特异性抑制，这一效应被称为抗原特异性免疫耐受[13]、[14]、[15]、[16]。
重刺激诱导的细胞死亡（RICD）是一种自我调控的凋亡途径，对于维持外周T细胞的耐受状态至关重要[17]、[18]、[19]、[20]。当成熟的效应T细胞遇到高亲和力的自身抗原或受到反复的抗原刺激时，就会触发凋亡反应。针对自身免疫性疾病的耐受性疗法正是利用了这一原理，旨在消除具有致病性的T细胞。传统的耐受性疗法通常直接给予蛋白质或肽类抗原，但由于其在体内的半衰期较短且容易被降解，因此治疗效果有限。为了解决这些问题，我们采用了信使RNA-脂质纳米颗粒（mRNA-LNP）技术来编码耐受性肽序列，这一方法不仅能够延长耐原在体内的存在时间，还能显著提升其利用率。此外，mRNA疫苗还有一个优势，那就是可以灵活设计串联结构，在一个mRNA分子中整合多个抗原表位[21]。在COVID-19疫情期间，mRNA-LNPs相较于传统疫苗的优势得到了充分体现，它们具备可编程的抗原设计能力、更高的生物安全性以及更高效的体内抗原表达效率，这些都表明它们在抗病毒应用之外的领域也具有巨大的变革潜力[22]、[23]、[24]、[25]。
借助这一技术平台，我们开发了一种用于多发性硬化症的候选耐受性mRNA-LNP疫苗，该疫苗编码了三种与多发性硬化症相关的髓鞘抗原的串联融合表位[10]。在EAE模型中，LiH-LNPs不仅能够缓解并阻止疾病的进展，还能减轻脊髓的炎症浸润和脱髓鞘现象，同时有助于形成耐受性免疫微环境。在这种微环境中，活化的小胶质细胞、浸润的髓系细胞以及致病的Th1/Th17细胞的比例都会下降，而Treg细胞的比例则会上升，而且这些调节性细胞的功能也会向免疫耐受方向转变（见图1）。这些发现为开发针对多发性硬化症的抗原特异性耐受性免疫疗法提供了科学依据。
章节要点
对多发性硬化症患者相关表位抗原的免疫表位数据库（IEDB）分析及抗原片段的筛选
我们使用以下筛选条件在IEDB数据库中进行了系统检索（表位类型：任意；表位来源（生物体）：人类；表位来源（抗原）：蛋白质；宿主：人类；检测结果：阳性；MHC限制：任意；疾病：多发性硬化症）。此次检索的目的是全面收集有关多发性硬化症的同行评审研究中所记录的表位相关信息。最终共获得了3754个独特的表位条目以及1325种不同的抗原条目（详见在线图S1）。在所有被报道的抗原中，排名前三的抗原为
mRNA-LNP自身抗原疫苗的工程设计及特性分析
首先，我们从IEDB数据库中获取了与多发性硬化症相关的表位信息，然后从检索结果中筛选出了在多发性硬化症患者体内能引发阳性免疫反应的20种最常见的人类自身抗原（详见在线图S1a）。在这些候选抗原中，MBP、MOG和PLP是文献记载中最常出现、且确实具有T细胞和B细胞表位的三种自身抗原（详见在线图S1b、c），因此被选作构建耐受性mRNA疫苗的核心表位模板。在对这些表位进行详细分析之后
讨论与结论
作为典型的中枢神经系统特异性自身免疫性脱髓鞘疾病，多发性硬化症会严重影响患者的日常生活能力。尽管经过数十年的研究，糖皮质激素以及许多疾病修饰疗法（DMTs）仍无法完全阻止疾病进展，而且还可能带来全身性免疫抑制的副作用[61]。在此，我们设计了一种名为LiH-LNPs的耐受性疫苗，该疫苗能够表达多种表位，并通过mRNA-LNP技术平台将这些表位递送至目标部位。通过采用抗原特异性免疫疗法，这种方法
致谢
本研究得到了重庆市科技创新重点研发计划（CSTB2024TIAD-STX0001）、国家自然科学基金（32070912）以及重庆国际免疫学研究所（2022YZH02）的支持。
作者贡献
吴玉章和李健负责该研究的整体设计、项目监督以及手稿的修改工作；宋毅和董业张负责主要的实验研究及数据分析工作；姚佳希、赵小楠、莫涛、杨世宇、孙聪以及赵婷婷参与了
宋毅|董业张|姚佳希|赵小楠|莫涛|杨世宇|孙聪|赵婷婷|李健|吴玉章
